user
सेमीकंडक्टर किंवा चिप फॅब कसे कार्य करतात?


assistant
सेमीकंडक्टर किंवा चिप फॅब्रिकेशन सुविधा, सामान्यतः "फॅब" म्हणून ओळखली जाते, ही एक जटिल उत्पादन सुविधा आहे जिथे एकात्मिक सर्किट्स (ICs) किंवा मायक्रोचिप तयार केल्या जातात. या चिप्स विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे मेंदू म्हणून काम करतात, स्मार्टफोनपासून संगणकापर्यंत आणि त्याही पुढे. सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशनच्या प्रक्रियेमध्ये सिलिकॉन वेफरवर क्लिष्ट सर्किटरी तयार करण्यासाठी अनेक क्लिष्ट पायऱ्यांचा समावेश होतो. सेमीकंडक्टर फॅब कसे कार्य करते याचे विहंगावलोकन येथे आहे:

1. **डिझाइन आणि नियोजन:** प्रक्रिया एकात्मिक सर्किटच्या डिझाइनपासून सुरू होते, जी स्पेशलाइज्ड कॉम्प्युटर-एडेड डिझाइन (CAD) सॉफ्टवेअर वापरून तयार केली जाते. एकदा डिझाइन पूर्ण झाल्यावर, अभियंते उत्पादन प्रक्रियेची योजना करतात, आवश्यक पायऱ्या, साहित्य आणि उपकरणे यांचा क्रम ठरवतात.

2. **वेफर तयार करणे:** सिलिकॉन वेफर हे सब्सट्रेट म्हणून काम करते ज्यावर सर्किटरी बांधली जाईल. सिलिकॉन वेफर्स सामान्यतः गोलाकार आणि सपाट असतात, सिलिकॉनच्या एकाच क्रिस्टलपासून बनविलेले असतात. क्रिस्टल ग्रोथ आणि स्लाइसिंग सारख्या प्रक्रियेद्वारे वेफर्स तयार केले जातात.

3. **सफाई:** कोणतीही प्रक्रिया सुरू होण्यापूर्वी, दूषित पदार्थ काढून टाकण्यासाठी सिलिकॉन वेफर्स पूर्णपणे स्वच्छ करणे आवश्यक आहे. अगदी लहान कणांमुळे अंतिम चिप्समध्ये दोष निर्माण होऊ शकतात.

4. **फोटोलिथोग्राफी:** या प्रक्रियेमध्ये सर्किट पॅटर्न डिझाईनमधून सिलिकॉन वेफरवर हस्तांतरित करणे समाविष्ट आहे. वेफरच्या पृष्ठभागावर फोटोरेसिस्ट नावाची प्रकाशसंवेदनशील सामग्री लागू केली जाते. त्यानंतर, अल्ट्राव्हायोलेट (यूव्ही) प्रकाश फोटोमास्कद्वारे (ज्यामध्ये सर्किट पॅटर्न आहे) वेफरवर प्रक्षेपित केला जातो, ज्यामुळे प्रतिकार उघड होतो. एक्सपोजरनंतर, प्रतिरोध विकसित केला जातो, वेफरवर एक नमुना तयार करतो जो सर्किट घटकांची व्याख्या करतो.

5. **एचिंग:** विकसित फोटोरेसिस्टद्वारे संरक्षित नसलेले वेफरचे क्षेत्र अशा रसायनांच्या संपर्कात येतात जे अंतर्निहित सिलिकॉन काढून टाकतात. ही प्रक्रिया अवांछित सामग्री काढून टाकते आणि सर्किट घटकांना आकार देते.

6. **इम्प्लांटेशन:** विशिष्ट घटकांचे आयन (डोपंट्स) वेफरच्या पृष्ठभागावर त्याचे विद्युत गुणधर्म सुधारण्यासाठी प्रत्यारोपित केले जातात, जसे की भिन्न चालकता पातळी असलेले प्रदेश तयार करणे.

7. **डिपॉझिशन:** रासायनिक वाफ डिपॉझिशन (CVD) किंवा फिजिकल व्हेपर डिपॉझिशन (PVD) यांसारख्या तंत्रांचा वापर करून धातू आणि इन्सुलेटरसारख्या विविध पदार्थांच्या पातळ फिल्म्स वेफरवर जमा केल्या जातात. हे चित्रपट चिपच्या कार्यक्षमतेसाठी अविभाज्य स्तर तयार करतात.

8. **एनीलिंग:** डिपॉझिशन आणि इम्प्लांटेशननंतर, वेफरमध्ये डोपंट सक्रिय करण्यासाठी, क्रिस्टल नुकसान दुरुस्त करण्यासाठी आणि सामग्रीचे गुणधर्म वाढविण्यासाठी उच्च-तापमान प्रक्रियेतून जातात.

9. **केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी):** या प्रक्रियेमध्ये एकसमानता सुनिश्चित करण्यासाठी आणि मागील चरणांदरम्यान सादर केलेल्या कोणत्याही अनियमितता दूर करण्यासाठी वेफरच्या पृष्ठभागाचे प्लॅनराइझिंग समाविष्ट आहे.

10. **मेटलायझेशन:** सर्किटच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये परस्पर संबंध निर्माण करण्यासाठी अॅल्युमिनियम किंवा तांबे सारख्या प्रवाहकीय धातू वेफरवर जमा केल्या जातात.

11. **चाचणी:** फॅब्रिकेशनच्या विविध टप्प्यांवर, दोष किंवा खराबी ओळखण्यासाठी चाचणी केली जाते. हे प्रक्रियेत लवकर समस्या पकडण्यात मदत करते.

12. **पॅकेजिंग:** एकदा वेफरवर सर्व आवश्यक सर्किटरी तयार झाल्यानंतर, वैयक्तिक चिप्स विभक्त केल्या जातात, संरक्षक आच्छादनांमध्ये पॅक केल्या जातात आणि वायर-बॉन्डेड किंवा इतर पॅकेजिंग पद्धतींद्वारे जोडल्या जातात.

13. **अंतिम चाचणी:** पूर्ण पॅक केलेल्या चिप्सची गुणवत्ता आणि कार्यप्रदर्शन मानकांची पूर्तता होते याची खात्री करण्यासाठी त्यांची कसून चाचणी केली जाते.

14. **गुणवत्ता नियंत्रण आणि पॅकेजिंग:** चाचणी केलेल्या चिप्स त्यांच्या कार्यप्रदर्शन आणि कार्यक्षमतेच्या आधारावर क्रमवारी लावल्या जातात. फंक्शनल चिप्स नंतर पॅकेज केले जातात आणि अंतिम उत्पादने वितरणासाठी तयार केली जातात.

सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशन प्रक्रियेमध्ये जटिल तंत्रज्ञान, साहित्य आणि अचूक उपकरणे यांचा समावेश असतो. सेमीकंडक्टर उत्पादनातील सतत नवनवीन शोधांमुळे गेल्या काही वर्षांत लहान, जलद आणि अधिक ऊर्जा-कार्यक्षम चिप्स विकसित होत आहेत. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की वरील पायऱ्या एक सरलीकृत विहंगावलोकन आहेत आणि प्रत्येक चरणात विशिष्ट चिप डिझाइन आणि तंत्रज्ञान नोडवर अवलंबून अनेक उप-प्रक्रिया आणि भिन्नता समाविष्ट असू शकतात.