Olata elektroniko

Mikroelektronikan, olata material erdieroalez osatutako xafla fina da. Adibidez, silizio kristalez eginda egon daiteke. Olataren gainean mikrozirkuitoak eraikitzen dira. Horretarako, hainbat mikroprozesu erabiltzen dira: dopaje teknikak (adibidez, ioien difusioarekin edo ezarpenarekin), grabaketa kimikoa eta hainbat materialen jalkitzea. Era honetan, olatek garrantzi handia dute erdieroaleak diren gailuen fabrikazioan, zirkuitu integratuetan edo eguzki-zeluletan esaterako.

 Historia 
1960an hasi ziren siliziozko olatak fabrikatzen Ameriketako Estatu Batuetan MEMC/Sun Edison bezalako fabriketan. Ondoren, 1965ean, IBM konpainian lanean zeuden Eric O. Ernst, Donald J. Hurd, eta Gerard Seeley ingeniariek kalitate altuko gailu hau patentatu zuten.

 Fabrikazioa 

Tamaina desberdinetako olatak fabrikatzen dira. 25,4 mm-tik (hazbete bat) hasita 300 mm-raino (11,8 hazbete) joan daitezke, eta normalean milimetro erdiko kalibrea izaten dute. Gehienetan material erdieroalez egindako zilindro handi batzuen mozketatik lortzen dira, gero aurpegi bakar bat leunduz.

Gaur egun, fabrikatzen diren olatetan plano kristalografikoaren simetria, noranzkoa eta dopaje mota ematen duen informazioa hozkadura batean ageri dira. Era honetan, materialaren alferrikako galtzea saihesten da. Lehen, berriz, 200 mm baino gutxiagoko diametroa zituztenak plano kristalografikoaren simetriaren informazioa bakarrik ageri zen; eta 100 mm baino gutxiagokoetan, aldiz, noranzkoa eta dopaje mota.

Olataren kristalak duen norabideak garrantzi handia du. Azken finean, kristaletan egiturazko propietateak eta propietate elektronikoak norabidearen araberakoak izaten dira (anisotropia). Adibidez, olatetako kristaletan norabide batzuetan bakarrik sortu daitezke plano definituak. Kasu hauetan, prosezuaren olaten grabaketa zatia asko errazten da baita txipak era unitarioan zatitzea ere. Era honetan olata batek dituen milioika elementuak milaka zirkuitu unitarioetan banandu daitezke.

 Orientazio kristalinoa 

Esan bezala, olatak 5,430710 Å-ko (0,5430710 nm) sare-parametrodun silizio kristalez eginda daude. Kristalak olatetan mozterakoan, orientazio kristalinoa deritzon norabide erlatiboak alineatuta daude gainazalarekiko. Orientazioa, Miller-en indizearekin definitzen da, silizioarentzako ohikoena 100 edo 111 izanda. Aurretik aipatu dugun bezala,orientazioa garrantzitsua da, izan ere, egiturazko eta elektronikazko propietateetako asko anisotropikoak dira. Ioien finkatzea ere olataren orientazio kristalinoaren menpe dago, norabide bakoitzak bide ezberdinak eskaintzen baititu garraioarentzako.

 Integrazioa 

Olaten azaleran zirkuitu integratuak estanpatzen dira fotolitografia, nanolitografia eta beste teknika batzuen bidez.

 Olaten testa 

Olaten testa gailu erdieroale hauen fabrikazio-prozesuan gertatzen da, olataren zatiketa baino lehenago. Pausu honetan, zirkuitu integratu bakoitzaren testa egiten da errore funtzionalik izan ez dadin. Proba hauek wafer prober deituriko gailu berezi batzuen bitartez gauzatzen dira, eta hainbat motakoak dira, ohikoenak hurrengoak dira: Wafer Sort (WS), Wafer Final Test (WFT), Electronic Die Sort (EDS) eta Circuit Probe (CP).

Txip zehatz batek akats-patroi guzti hauek gainditzen dituenean, olataren barnean duen posizioa gordetzen da, gero kapsulatze fasean erabili ahal izateko. Batzuetan, txip bakoitzak barneko baliabide batzuk ditu baliozko konponketa bat egin ahal izateko (adibidez, Cirrus Logic-en memoria flash-ean). Txip batek frogak gainditzen ez baditu eta barneko baliabideek arazoa konpontzen ez badute, txipa akastuna kontsideratzen da eta baztertu egiten da. Onargarriak ez diren zirkuituak zeintzuk diren jakiteko wafermap deituriko mapa moduko artxibo batean klasifikatzen dira. Horrez gain, tintazko tanta batekin markatzen dira. Wafermap artxiboa mihiztadura-gunera bidaltzen da, non bakarrik baliogarriak diren zirkuituak erabiltzen dituzten.

Kasu espezifiko batzuetan, proba batzuk bakarrik pasa dituen txip bat erabilgarria izan daiteke, baina muga batzuekin. Kasu honen adibide bat, cache-memoriaren zati bakar bat integratuta daukan mikroprozesadorea da. Kasu honetan, prozesadorea merkeago salduko da memoria eta errendimendu txikiagoak izateagatik. Beste erabilera bat, baliagarriak ez diren txipak identifikatuak daudenean mihiztadura-probak egiteko erabiltzea da.

Proba-patroi guztien edukia eta hauek zirkuitu integratu batera aplikatzea proba-programaren parte dira.

Txipak paketatuak daudenean, berriz ziurtatuko da erabilgarriak direla zirkuitu integratuaren froga-fasean. Aurretik erabilitako antzeko patroiak jarraituko dira. Horregatik, olaten testa erredundantea eta beharrezkoa ez dela pentsatu daiteke. Baina, aurreko testa egiterakoan, olaten testa mihiztadura-prozesua baino garestiagoa ez denez, gastuak aurrezten dira baliogarriak ez diren txipak paketatzen ez direlako.


 Olaten neurri estandarrak 

Siliziozko olaten diametroak hazbete batetik 11,8 hazbeteraino aurkitu daitezke. Erdieroaleen fabrikazio-instalazioak olaten diametroen arabera daude definiturik. Diametroak handitzen doaz errendimendua hobetzeko eta gastuak murrizteko. Gaur egungo 300 mm-tik 450 mm-ra heltzea dute helburu. Horretarako Intel, Samsung eta TSMC ikertzen ari dira beraien kabuz errendimendu handiagoa eta gastu txikiagoa duen olataren prototipo bat lortzeko, nahiz eta zailtasun asko dauden.

Erabiltzen diren diametro estandarrak hauek dira:

 	2 hazbete (51 mm). Lodiera 275 μm.
 	3 hazbete (76 mm). Lodiera 375 μm.
 	4 hazbete (100 mm). Lodiera 525 μm.
 	5 hazbete (130 mm) edo 125 mm (4,9 hazbete). Lodiera 625 μm.
 	150 mm (5,9 hazbete). Lodiera 675 μm.
 	200 mm (7,9 hazbete). Lodiera 725 μm.
 	300 mm (11,8 hazbete). Lodiera 775 μm.
 	450 mm (17,7 hazbete). Lodiera 925 μm (prototipoa).

Silizio ez den beste materialez, adibidez germanioz, egindako olatak diametro berdina daukate, baina beste lodiera batzuk zaten dituzte. Izan ere, materialaren erresistentzia mekanikoaren araberakoa da olataren lodiera. Olata baten lodiera nahikoa izan behar da manipulazioan zehar apurtu gabe bere pisua eusteko.

 Erreferentziak 

 	Erdieroaleei buruzko xehetasunak (ingelesez)- Kiel-eko unibertsitatean, ingenieritza fakultatea, Alemania.
 	Siliziozko olatak ( ingelesez)- Maviye.com
 	Ameriketako Estatu Batuen 1037C estandar federala.
 	Silizio olaten zehazpenak ( ingelesez)- SemiWafer.com
 	Siliziozko olaten hornitzaile internazionala- KEMI Silicon

 Kanpo estekak 

Kategoria:Elektronika