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Processo tecnologico FAB
Il processo FAB, o processo di produzione dei semiconduttori, è una serie complessa di processi che trasformano materiali semiconduttori, come il silicio, in chip di circuiti integrati (IC). Questo processo di produzione altamente sofisticato è la pietra angolare della moderna industria elettronica e ci consente di produrre microprocessori e chip di memoria utilizzati nei telefoni cellulari, nei computer, nelle automobili e in una varietà di dispositivi intelligenti. Nell'industria dei semiconduttori, Fabrication è una fabbrica utilizzata per produrre circuiti integrati e il processo di produzione.
Il processo FAB copre una serie di passaggi dalla fabbricazione del wafer al test finale, ognuno dei quali ha un impatto decisivo sulle prestazioni e sulla resa del chip. Di seguito è riportata una spiegazione dettagliata di questo complesso processo:
- Fabbricazione di wafer
Il primo passo nella realizzazione di un circuito integrato è produrre wafer di silicio. Il silicio policristallino viene purificato in silicio monocristallino mediante il metodo di riduzione e quindi cresciuto in colonne di silicio monocristallino di grande diametro mediante il metodo di sollevamento (come il metodo di crescita Czochralski (CZ)). Le colonne di silicio monocristallino vengono poi tagliate in fogli sottili e lucidate per formare wafer lisci che forniscono una base per i processi successivi.
- Ossidazione
In un ambiente pulito, la superficie del wafer viene ossidata per formare uno strato di pellicola di silice isolante, che costituisce la base per la produzione dello strato isolante e il successivo processo di mascheratura.
- Litografia
La litografia è un processo di trasferimento di modelli di circuiti sulla superficie del wafer. Questa fase prevede una serie di operazioni come il rivestimento del resist, l'essiccazione, l'esposizione (tramite mascheratura), lo sviluppo, l'indurimento, ecc., per controllare attentamente il processo di trasferimento del modello.
- Incisione a umido e a secco
L'incisione è il processo di rimozione del materiale da un'area selezionata per formare uno schema circuitale. L'incisione a umido utilizza soluzioni chimiche, mentre l'incisione a secco (come l'incisione con ioni reattivi) utilizza tecniche di incisione al plasma, fornendo maggiore precisione e fedeltà del modello.
- Impianto ionico
L'impianto ionico viene utilizzato per drogare i wafer sparando ioni di droganti (come boro o arsenico) nei wafer ad alta velocità per modificare le loro proprietà elettriche e formare silicio di tipo N o di tipo P.
- Deposizione chimica da fase vapore (CVD) e deposizione fisica da fase vapore (PVD)
Utilizza la tecnologia CVD e PVD per depositare strati isolanti, conduttivi e metallici sulla superficie del wafer. Queste pellicole vengono utilizzate per comporre le varie parti e interconnessioni dei transistor.
7. Rettifica chimico-meccanica (CMP)
CMP è un processo di appiattimento della superficie del wafer al fine di garantire la precisione e la consistenza della successiva costruzione laminata.
8. Processo gerarchico
Il processo dalla fotolitografia al CMP viene ripetuto per costruire una complessa struttura circuitale multistrato. Ogni strato deve essere allineato con precisione per garantire la corretta connessione.
9. Interconnessione micrometallica
L'uso della tecnologia galvanica o CVD per formare un sottile filo metallico per collegare transistor e altri componenti per ottenere la funzione del circuito.
10. Ispezione della luce in uscita (AOI)
Vengono utilizzate apparecchiature di ispezione ottica automatica per verificare la presenza di errori e difetti nei modelli, garantendo che ogni fase del processo venga eseguita secondo gli standard di progettazione.
11. Pacchetto
Il wafer finito viene tagliato in un singolo chip e il chip viene installato nel pacchetto e collegato all'interfaccia esterna mediante unione di piombo, saldatura o altri metodi.
12. Test e classificazione
Vengono testate le prestazioni elettriche di ciascun chip confezionato e il chip viene classificato e ordinato in base ai risultati del test.
Il processo FAB è una sfida tecnica difficile, ad alta tecnologia e ad alta precisione che coinvolge conoscenze avanzate di fisica, chimica e scienza dei materiali. Con il progresso della tecnologia, i processi FAB si stanno sviluppando verso dimensioni di processo più piccole, maggiore integrazione e minor consumo di energia per soddisfare le esigenze di prodotti elettronici miniaturizzati e ad alte prestazioni nell’era dell’alta tecnologia. Il miglioramento di ogni fase del processo è testimonianza della continua innovazione e sviluppo dell'industria manifatturiera dei circuiti integrati ed è anche un'importante pietra angolare della moderna civiltà industriale.
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