Fabricage en opbouw Deze pagina afdrukken

De basis van een chip is een plakje kristal waarop later het volledige systeem komt. Meestal wordt er silicium gebruikt als kristal. Het wordt speciaal voor dat doeleind gekweekt. Bij het begin van de productie worden de kristalen eerst in flinterdunne plakjes gesneden, daarbij moet de richting van het snijvlak juist staan ten opzichte van de kristalstructuur. Op een plak kunnen ettelijke 10-tallen chips worden gemaakt. Een chip kan zowel een processor als een geheugenonderdeel zijn.

Op een chip zijn duidelijk verschillende gebieden te onderscheiden: De wilde logica (random logica) wordt over het algemeen met de hand ontworpen en is ondermeer onderhevig aan betrouwbaarheidsproblemen. Het is een onbegonnen werk alle mogelijk bitcombinaties te testen, dus er kunnen onverhoopte fouten in zitten van bits die elkaar beïnvloeden. Er worden verwoede pogingen gedaan om dit gebied zo klein mogelijk te maken, maar het is een onvermijdelijk onderdeel van het computersysteem. De geheugens zijn de meer gestructureerde gebieden op de chip. De aansluitpunten zijn de duidelijke vierkantjes aan de zijkant.

De siliciumplak wordt eerst gesneden uit een siliciumkristal met behulp van een diamantschijf. Het plaatje moet in een welbepaalde richting worden uitgesneden, loodrecht op de kristalstructuur. Bij het in plakken zagen van het silicium gaat 50% van de stof verloren, omdat de zaagsnede even dik is als de plaatjes zelf. Nadat het plaatje werd uitgezaagd wordt het eerst gelept. Dat heeft als doel het exact plat te maken en daarvoor wordt een bepaald schuurmiddel gebruikt. Dit leppen heeft ook nog het doel om de schijf op de juiste dikte te krijgen. Om dan bepaalde diffusietechnieken te kunnen toepassen wordt één van de zijden gepolijst, waarbij de geringste oneffenheden en kristalfouten worden weggewerkt. Op één siliciumplak worden meerdere IC of chips gemaakt, die dan later worden gescheiden. Vervolgens wordt er een dikke laag oxide op het silicium aangebracht (5000 - 6000 A, 1 A = 10-10), dit gebeurd onder enorm hoge temperaturen. De lading van het plaatje is positief of negatief. Dan brengt men een lichtgevoelige laag aan, Fotoresist. Deze laag wordt belicht met UV licht, bepaalde delen zijn beschermd door een masker. Dat masker bevat de vorm van de chip, n.l. de plaatsen waar wel en niet belicht mag worden om de volledig werkende chip te verkrijgen. Het ontwikkelen van een masker is al een proces op zich, maar dat valt buiten het hier besproken gebied.

De lichtgevoelige stof wordt dan fotografisch ontwikkeld. De belichte delen worden verwijderd. Om de oxidelaag chemisch weg te etsen in de ontstane openingen gebruikt men een zuur, de rest van de plaat krijgt bescherming van de Fotoresistlaag. De rest van de lichtgevoelige stof wordt verwijderd. Een thermische 'dotering' moet voor een bepaalde elektrische lading zorgen in de gleuven (in de oxidelaag). De dotering is eigenlijk een soort 'vervuiling', er wordt onder hoge temperaturen geforceerd dat de lading van het blootliggende silicium verandert. Er wordt nu een nieuwe, dikkere oxidelaag aangebracht (bv 10 000 tot 15 000 A). Nu wordt er weer een fotolytisch proces (met behulp van licht) uitgevoerd om de plaatsen te etsen waar er gemetalliseerd moet worden. Een uiterst dunne oxidelaag wordt aangebracht, die bij de source en drain terug worden weggeëtst. De schakeling kan nu gemetalliseerd worden.

De IC's zijn nu klaar en worden van elkaar gescheiden door een roterend zaagblad. Met deze zaag is men in staat om in de zogenaamde krasbanen, die tussen de IC's lopen, te zagen zonder de schakeling te beschadigen. Daarna volgt het bonderen. Bonderen houdt in dat de aansluitpunten worden voorzien van een gouddraadje om de communicatie met de buitenwereld mogelijk te maken. De IC wordt vervolgens in een behuizing geplaatst. Een standaard behuizing van kunststof of keramiek kan vervangen worden door behuizingen met speciale eigenschappen. Zoals een behuizing met een lage warmteweerstand om de ontstane warmte bij de chip zo goed mogelijk af te voeren. Behuizingen met een venster of die volledig doorzichtig zijn voor geïntegreerde schakelingen die voorzien zijn van sensoren.

De testfase is bij IC's zeer belangrijk en zit volledig in het productieproces verweven. Een gecompliceerde IC 100% testen op de werking is bijna onmogelijk. Hieronder vind je een soort schema van alle controles die worden uitgevoerd tijdens het proces: Het moet duidelijk zijn dat dit enkel een voorbeeld is. Niet iedere chip is noodzakelijk op die manier gefabriceerd, maar deze beschrijving heeft een idee wat het proces inhoud.