إن تصنيع أشباه الموصلات هو عملية معقدة ودقيقة للغاية تتضمن خطوات متعددة لإنشاء دوائر متكاملة (ICs) على رقائق السيليكون.وتبدأ العملية بتكوين طبقات، مثل الأمونيا والعوازل البينية، تليها الطباعة الليثوغرافية الضوئية لإنشاء أنماط.ثم يتم استخدام النقش لتشكيل الطبقات وفقًا للنمط، ويتم إجراء الحفر لتعديل الخواص الكهربائية لمناطق معينة.وتتضمن الخطوات الأخيرة إزالة مقاوم الضوء والتأكد من أن جهاز أشباه الموصلات يفي بالمواصفات المطلوبة.تتكرر هذه العملية عدة مرات لبناء الطبقات والبنى المعقدة اللازمة لأجهزة أشباه الموصلات الحديثة.
شرح النقاط الرئيسية:
-
تكوين الطبقات:
- تبدأ العملية بتكوين طبقة الأمونيا على الطبقة البينية العازلة.وهذه الطبقة ضرورية لإنشاء قاعدة مستقرة للخطوات اللاحقة.
- يتكون العازل البيني عادةً من مواد مثل ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) ويعمل كحاجز بين الطبقات الموصلة المختلفة في جهاز شبه الموصل.
-
الطباعة الليثوغرافية الضوئية:
- يتم وضع طبقة مقاومة للضوء، تعرف باسم مقاوم الضوء، فوق طبقة الأمونيا.هذه الطبقة حساسة للأشعة فوق البنفسجية (UV) وتستخدم لإنشاء أنماط على الرقاقة.
- يوضع القناع الضوئي، الذي يحتوي على نمط الدائرة المطلوب فوق مقاوم الضوء.ثم تُعرَّض الرقاقة بعد ذلك للأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى تصلب مقاوم الضوء في المناطق المكشوفة.
-
تطوير نمط مقاوم الضوء:
- بعد التعريض، يتم تحميض الرقاقة، وهو ما ينطوي على غسل المناطق غير المكشوفة (اللينة) من مقاوم الضوء.وهذا يترك وراءه طبقة مقاوم ضوئي منقوشة تتطابق مع تصميم الدائرة.
- يعمل النمط كقناع لعملية الحفر اللاحقة.
-
الحفر:
- تزيل عملية الحفر طبقة الأمونيا والطبقة البينية العازلة في المناطق غير المحمية بنمط مقاوم الضوء.يمكن القيام بذلك باستخدام الحفر الكيميائي الرطب أو الحفر الجاف بالبلازما، اعتمادًا على المواد والدقة المطلوبة.
- والنتيجة هي تكرار دقيق لنمط الدائرة على الرقاقة.
-
إزالة مقاوم الضوء:
- بمجرد اكتمال الحفر، تتم إزالة المقاوم الضوئي المتبقي من خلال عملية تسمى نزع المقاوم الضوئي.ويتم ذلك عادةً باستخدام مذيبات كيميائية أو رماد البلازما.
- أصبحت الرقاقة الآن جاهزة للمجموعة التالية من العمليات، والتي قد تشمل طبقات إضافية ونقش الرقائق والحفر.
-
التطعيم:
- التطعيم هو خطوة حاسمة حيث يتم معالجة مناطق محددة من أشباه الموصلات بالشوائب (المنشطات) لتغيير خصائصها الكهربائية.ويتم ذلك لإنشاء مناطق من النوع n (غنية بالإلكترونات) أو من النوع p (غنية بالثقوب) داخل أشباه الموصلات.
- ويمكن تحقيق التنشيط من خلال تقنيات مثل الغرس الأيوني أو الانتشار، حيث يتم إدخال ذرات المنشطات في مادة شبه الموصّل.
-
تكرار العملية:
- تتكرر العملية بأكملها عدة مرات لبناء الطبقات والهياكل المعقدة المطلوبة لأجهزة أشباه الموصلات الحديثة.يضيف كل تكرار طبقة جديدة من الدوائر، مع محاذاة دقيقة (محاذاة الطباعة الحجرية) لضمان وضع كل طبقة في مكانها الصحيح بالنسبة للطبقات الأخرى.
-
الفحص والاختبار النهائي:
- بعد تشكيل جميع الطبقات والهياكل، تخضع الرقاقة لفحص واختبار صارم للتأكد من أن أجهزة أشباه الموصلات تفي بالمواصفات المطلوبة.
- ويتم تحديد الأجهزة المعيبة وإصلاحها أو التخلص منها، بينما يتم إعداد الأجهزة الوظيفية للتغليف والتعبئة والتكامل في المنتجات الإلكترونية.
وعلى الرغم من تبسيط هذه العملية خطوة بخطوة هنا، إلا أنها تنطوي على تقنيات متقدمة واهتمام دقيق بالتفاصيل لإنتاج أشباه الموصلات عالية الأداء التي تشغل الأجهزة الإلكترونية الحالية.
جدول ملخص:
| الخطوة | الوصف |
|---|---|
| تشكيل الطبقات | يتم تشكيل طبقات الأمونيا والطبقات العازلة البينية لإنشاء قاعدة مستقرة. |
| الطباعة الليثوغرافية الضوئية | يتم تطبيق طبقة مقاوم للضوء وتعريضها للأشعة فوق البنفسجية لإنشاء أنماط دوائر كهربائية. |
| تطوير مقاوم للضوء | يتم غسل المقاوم الضوئي غير المكشوف بعيدًا، تاركًا قناعًا منقوشًا للحفر. |
| الحفر | يتم حفر الطبقات لتكرار نمط الدائرة على الرقاقة. |
| إزالة مقاوم الضوء | يتم تجريد الرقاقة من مقاوم الضوء المتبقي، وإعداد الرقاقة لمزيد من المعالجة. |
| التطعيم | يتم إدخال شوائب لتغيير الخواص الكهربائية في مناطق محددة. |
| تكرار العملية | يتم تكرار الخطوات لبناء طبقات وهياكل معقدة. |
| الفحص النهائي | يتم اختبار الرقائق لضمان مطابقة الأجهزة للمواصفات قبل التعبئة والتغليف. |
تعرف على المزيد حول تصنيع أشباه الموصلات وكيفية تأثيرها على التكنولوجيا الحديثة- اتصل بخبرائنا اليوم !
