Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů - Kapitola 7

Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů | Kapitola 7

Seznam kapitol

1. Proces výroby se v principu nemění 2. Polovodiče vlastní a nevlastní 3. Přechod PN — bez něj by to nešlo 4. Bipolární tranzistor aneb dvě diody vedle sebe 5. Unipolární tranzistor — ve znamení kanálu

6. Tranzistor v integrovaném obvodu 7. Výroba křemíkového waferu 8. Od waferu k tranzistoru — utopená vrstva a izolace 9. Od waferu k tranzistoru — báze, kolektor a emitor

Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou například procesory nebo jádra grafických karet, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Navážeme na článek, v němž jsme se věnovali výrobě waferu a vysvětlíme si, jak fungují a jak se vyrábějí tranzistory — základní stavební kámen integrovaného obvodu.

Reklama

Jak už bylo řečeno, proces výroby integrovaného obvodu začíná výrobou polovodičového waferu (desky), na které je následně sledem operací vytvořen konkrétní integrovaný obvod. Níže uvedený postup byl detailně popsán ve starším článku a zde uvedu pouze jeho stručné shrnutí.

Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů

polykrystalický křemík v kelímku (zdroj: On Semiconductor)

Integrované obvody se dnes nejčastěji vyrábí z křemíku. Vše proto začíná těžbou křemenného písku, který se chemicky čistí na čistotu alespoň 99,9999999 %. Při tomto procesu vzniká polykrystalický křemík, který však pro výrobu elektroniky není vhodný a je třeba jej přetavit v monokrystalický, který má stejnou orientaci své krystalografické mřížky v celém objemu.

tažení těla monokrystalu (zdroj: On Semiconductor)

K přetavení se nejčastěji používá Czochralského metoda, kdy se polykrystalický křemík roztaví, přidají se do něj případné příměsi (v závislosti na tom, zda požadujeme desky s příměsí typu N nebo P) ponoří se do něj zárodek monokrystalického křemíku a následně se pomalu vytáhne celý monokrystal. Ten může být až více něž metr dlouhý a vážit přes 100 kg.

řezání monokrystalu na jednotlivé plátky (wafery) (zdroj: On Semiconductor)

Hotový a zchladlý monokrystal (ingot) je označen zářezy (tzv. fasetami) podle typu vodivosti a orientace krystalografické mřížky a je diamantovou pilou rozřezán na tenké plátky. Těm se říká wafery.

louhové leptání odstraňuje poruchy na povrchu waferů a nevytváří žádné další

Povrch i hrany waferů jsou po řezání plné otřepů, prasklin a nečistot. Jejich povrch se proto čistí a leští. Používá se postupný proces mechanického i chemického čištění.