Fabrikasi wafer (elektronik)

Fabrikasi wafer adalah prosedur yang terdiri dari banyak proses berurutan berulang untuk menghasilkan rangkaian listrik atau fotonik lengkap pada wafer semikonduktor dalam proses fabrikasi perangkat semikonduktor. Contohnya termasuk produksi penguat frekuensi radio (RF), LED, komponen komputer optik, dan mikroprosesor untuk komputer. Fabrikasi wafer digunakan untuk membuat komponen dengan struktur listrik yang diperlukan.
Ilustrasi sederhana proses fabrikasi inverter CMOS pada substrat tipe-p dalam mikrofabrikasi semikonduktor. Setiap langkah etsa dirinci pada gambar berikut. Catatan: Kontak gerbang, sumber, dan pembuangan biasanya tidak berada pada bidang yang sama pada perangkat sebenarnya, dan diagram tidak dapat diskalakan.
Proses utama dimulai dengan insinyur kelistrikan merancang rangkaian dan mendefinisikan fungsinya, serta menentukan sinyal, input/output, dan voltase yang diperlukan. Spesifikasi rangkaian listrik ini dimasukkan ke dalam perangkat lunak desain sirkuit listrik, seperti SPICE, dan kemudian diimpor ke program tata letak sirkuit, yang serupa dengan yang digunakan untuk desain berbantuan komputer. Hal ini diperlukan agar lapisan dapat ditentukan untuk produksi masker foto. Resolusi sirkuit meningkat dengan cepat pada setiap langkah desain, karena skala sirkuit pada awal proses desain sudah diukur dalam pecahan mikrometer. Setiap langkah meningkatkan kepadatan sirkuit untuk area tertentu.
Wafer silikon awalnya kosong dan murni. Sirkuit dibangun berlapis-lapis di ruangan yang bersih. Pertama, pola photoresist disamarkan dengan detail mikrometer pada permukaan wafer. Wafer kemudian terkena sinar ultraviolet gelombang pendek dan area yang tidak terpapar kemudian digores dan dibersihkan. Uap kimia panas diendapkan ke zona yang diinginkan dan dipanggang dalam suhu tinggi, yang kemudian merembeskan uap ke zona yang diinginkan. Dalam beberapa kasus, ion, seperti O2+ atau O+, ditanamkan dalam pola yang tepat dan pada kedalaman tertentu dengan menggunakan sumber ion yang digerakkan oleh RF.
Langkah-langkah ini sering diulang ratusan kali, bergantung pada kompleksitas rangkaian yang diinginkan dan koneksinya.
Proses baru untuk mencapai setiap langkah ini dengan resolusi yang lebih baik dan cara yang lebih baik muncul setiap tahun, sebagai hasil dari perubahan teknologi yang terus-menerus dalam industri fabrikasi wafer. Teknologi baru menghasilkan fitur permukaan yang sangat kecil seperti transistor dan sistem mikro-elektro-mekanis (MEMS) yang lebih padat. Peningkatan kepadatan ini melanjutkan tren yang sering disebut sebagai Hukum Moore.
Luar biasa adalah istilah umum untuk tempat terjadinya proses-proses ini. Seringkali pabrik tersebut dimiliki oleh perusahaan yang menjual chip tersebut, seperti Intel, Texas Instruments, atau Freescale. Pengecoran adalah pabrik di mana chip atau wafer semikonduktor dibuat sesuai pesanan perusahaan pihak ketiga yang menjual chip tersebut, seperti pabrik yang dimiliki oleh Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), United Microelectronics Corporation (UMC), GlobalFoundries dan Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC).
Pada tahun 2013, biaya pembangunan pabrik wafer generasi berikutnya mencapai lebih dari $10 miliar.