I semiconduttori sono un elemento sempre presente nella tecnologia moderna. Se giudicati dalla loro capacità di condurre elettricità, questi dispositivi rientrano tra i conduttori completi e gli isolanti. Sono utilizzati come parte di un circuito digitale in computer, radio, telefoni e altre apparecchiature.
Il processo di produzione dei semiconduttori inizia con il materiale di base. I semiconduttori possono essere realizzati da una dozzina di tali materiali tra cui germanio, arseniuro di gallio e diversi composti di indio come antimonide di indio e fosfuro di indio. Il materiale di base più popolare è il silicio a causa del suo basso costo di produzione, della semplice lavorazione e dell’intervallo di temperatura.
Utilizzando il silicio come esempio, il processo di produzione dei semiconduttori inizia con la produzione di wafer di silicio. Innanzitutto, il silicio viene tagliato in wafer rotondi usando una sega con punta di diamante. Questi wafer vengono quindi ordinati per spessore e controllati per danni. Un lato del wafer viene quindi inciso con un prodotto chimico e lucidato a specchio per rimuovere tutte le impurità e i danni. I chip sono costruiti sul lato liscio.
Uno strato di vetro di biossido di silicio viene applicato al lato lucido del wafer di silicio. Questo strato non conduce elettricità, ma aiuta a preparare il materiale per la fotolitografia. Il processo di produzione applica anche strati di schemi circuitali al wafer dopo che è stato rivestito con uno strato di fotoresist, una sostanza chimica sensibile alla luce. La luce viene quindi irradiata attraverso un reticolo e una maschera per lenti in modo che il modello di circuito desiderato venga stampato sul wafer.
Il modello di fotoresist viene lavato via utilizzando un numero di solventi organici mescolati insieme in un processo chiamato incenerimento. Il processo si traduce in un wafer tridimensionale (3D). Il wafer viene quindi lavato utilizzando prodotti chimici umidi e acidi per eliminare eventuali contaminanti e residui. È possibile aggiungere più livelli ripetendo l’intero processo di fotolitografia.
Una volta aggiunti gli strati, le aree del wafer di silicio vengono esposte a sostanze chimiche per renderle meno conduttive. Questo viene fatto usando atomi droganti per spostare gli atomi di silicio nella struttura del wafer originale. È difficile controllare quanti atomi di drogaggio sono impiantati in una qualsiasi area.
Il compito finale nel processo di produzione dei semiconduttori è il rivestimento dell’intera superficie del wafer con un sottile strato di metallo conduttore. Di solito si usa il rame. Lo strato di metallo viene quindi lucidato per rimuovere i prodotti chimici indesiderati. Una volta terminato il processo di produzione dei semiconduttori, i semiconduttori finiti vengono testati a fondo.