Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů | Kapitola 9
Seznam kapitol
Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou třeba procesory nebo GPU, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Už jsme si popsali, jak funguje tranzistor a ukázali základní kroky výroby tranzistoru na waferu. Dnes si rozebereme fotolitografii nebo iontovou implantaci a popíšeme i další kroky v tomto zajímavém procesu.
zbroušený wafer je velmi ohebný (zdroj: izm.fraunhofer.de)
Po otestování a změření kvality jednotlivých integrovaných obvodů se wafer začne připravovat na rozřezání na jednotlivé integrované obvody. Jedním z prvních kroků v tomto procesu je zbroušení zadní strany waferu. Dnes používané wafery mají obvykle tloušťku okolo 750 & micro;m (tři čtvrtě milimetru). To je tloušťka dostatečná k tomu, aby se wafer během výroby nekroutil vlivem teplotního namáhání a byl mechanicky odolný na případné menší rány nebo otřesy během výroby. Pro nasazení v moderní elektronice jako jsou paměťové karty nebo chytré telefony je však tloušťka necelého milimetru příliš velká a wafer se musí ze zadní strany zbrousit na výslednou tloušťku okolo 50-75 µm (desetina původní).
postup při broušení waferu (zdroj: disco.co.jp)
Proces broušení (anglicky backgrinding — BG) začíná laminací UV ochranné a zpevňující pásky na aktivní stranu waferu. Následně je wafer umístěn na otáčející se podstaven a jeho zadní strana je v kapalině broušena kotoučem. Ochranná páska aktivní stranu waferu chrání před poškrábáním a vniknutím kapaliny či zbroušených zrn waferu, přesto je během procesu a po něm wafer několikrát čištěn v deionizované vodě.
wafer přilepený na ochranou lepící podložku
Proces rozřezání waferu na jednotlivé integrované obvody se skládá ze dvou částí — připevnění waferu na lepící podložku a samotné rozřezání. Připevnění waferu na lepící podložku v kovovém pouzdře je velmi důležité. Jen tak je totiž zajištěno, že jednotlivé křehké obvody po rozřezání waferu nespadnou na zem a nezničí se.
diamantová pila připravená k rozřezání waferu (zdroj: techvela.com)
Po připevnění k adhezivní podložce následuje samotné rozřezání waferu diamantovou pilou. Ačkoliv to z obrázku není patrné, pila je během řezání vodou chlazená a je nesmírně přesná — mezery mezi jednotlivými integrovanými obvody pro průchod pily jsou obvykle jen okolo 100 µm.
Zajímavostí také je původ slova „die“, který se v angličtině používá k označení jednoho integrovaného obvodu. Proces rozřezání waferu na jednotlivé obvody se v angličtině nazývá „dicing“ (kostkování). Celý wafer je proto „diced“ (rozkostkován) na mnoho malých dílků, které se nazývají „die“ (kostky).
nakontaktovaný a zapouzdřený integrovaný obvod (zdroj: learn.sparkfun.com)
Rozřezáním waferu na jednotlivé integrované obvody končí třetí díl seriálu o výrobě těchto fascinujících zařízení. V závěrečném čtvrtém dílu se podíváme problematiku pouzdření těchto obvodů a na zajímavosti z různých oblastí výroby integrovaných obvodů.
Poděkování
V článku byly použity výukové materiály společnosti On Semiconductor, která se zabývá návrhem a výrobou integrovaných obvodů.
Pokud byste se rádi výrobou nebo vývojem integrovaných obvodů živili, mohu vám za sebe doporučit Fakultu Elektrotechniky a Komunikačních Technologií VUT v Brně. Sám jsem se jako student oboru Mikroelektronika k výrobě integrovaných obvodů dostal a v rámci jednoho z předmětů jsme integrované obvody na waferu v čistých prostorách i vyráběli.
Další části:
2) Od písku k procesoru — tajemství tranzistorů
