Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
autor: Tomáš Šulc , publikováno 22.6.2012
Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

Procesor a další integrované obvody má ve svém počítači každý z nás. Jen málokdo však ví, jak složitá je výroba miniaturních obvodů s až miliardami tranzistorů, která často zabere i několik měsíců. V první části seriálu vám umožníme nahlédnout do procesu výroby moderního procesoru od křemenného písku až k dokonale čistému křemíkovému waferu.


Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

Při výrobě tranzistorů je často nutné téměř dokonale čistý křemík upravit přidáním příměsí, čímž se výrazně změní jeho elektrické vlastnosti. Ne vždy jsou totiž požadovány elektrické vlastnosti čistého křemíku popsané výše. Jak už bylo řečeno výše, křemík je čtyřvazný prvek a každý z atomů tedy vytváří vazbu se čtyřmi nejbližšími „sousedy“. Přidáme-li do křemíku pětivazný prvek jako je fosfor, arzen nebo antimon, navážou atomy tohoto prvku čtyři silné vazby s křemíkem, pátá vazba však bude velmi slabá a nadbytečný elektron v ní bude v látce držen je mírně. Právě on se pak velmi snadno uvolní do vodivostního pásu, kde se chová jako volný nosič náboje. Tento jev se nazývá nevlastní vodivost a polovodič dotovaný pětimocným prvkem pak nevlastním polovodičem typu N.

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
indium se v elektrotechnice používá nejen jako příměs do polovodičů, ale také jako příměs do pájek s nízkou teplotou tavení

Analogicky lze do polovodiče přidat třívaznou příměs jako je bor nebo indium. Atomy těchto prvků navážou s křemíkem tři stabilní vazby, ve slabé čtvrté však chybí jeden elektron a chová se proto jako kladně nabitý nosič. Hovoříme o nevlastním polovodiči typu P. Právě z přechodů PN (přesněji řečeno dvojice PNP nebo NPN) jsou tvořeny tranzistory.

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
označení natočení mřížky vůči povrchu waferu

Ještě než podíváme na samotný proces výroby integrovaného obvodu, zmíním ještě jeden důležitý parametr výroby. Tím je orientace krystalografické mřížky vůči povrchu čipu. V praxi se používají dvě orientace 111 (pomyslné krychle jsou vůči povrchu čipu pootočeny o 45°) a 100 (jedna ze stran je rovnoběžná s povrchem krychle). Orientaci mřížky na křemíkovém plátku (tzv. waferu) a typ polovodiče waferu (vodivost typu P a N) lze jednoduše rozpoznat podle zabroušení waferu, tzv. hlavní a vedlejší fasety (viz níže).

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
umístění hlavní a vedlejší fasety na waferu dle typu vodivosti a krystalografické mřížky



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
248 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 121.6Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.