Ihre CPU wurde aus Sand hergestellt
Sand. Er besteht zu 25 Prozent aus Silizium und ist nach Sauerstoff das zweithäufigste chemische Element in der Erdkruste. Sand, insbesondere Quarz, hat einen hohen Anteil an Silizium in Form von Siliziumdioxid (SiO2) und ist der Grundstoff für die Halbleiterherstellung.
Reinigung und Züchtung
Nach der Gewinnung von Rohsand und der Abtrennung des Siliziums wird das überschüssige Material entsorgt und das Silizium in mehreren Schritten gereinigt, um schließlich die Qualität für die Halbleiterherstellung zu erreichen, die als Silizium in Elektronikqualität bezeichnet wird. Die daraus resultierende Reinheit ist so hoch, dass auf eine Milliarde Siliziumatome nur ein Fremdatom kommen darf. Nach dem Reinigungsprozess tritt das Silizium in die Schmelzphase ein. Auf diesem Bild ist zu sehen, wie aus der gereinigten Siliziumschmelze ein großer Kristall entsteht. Der entstehende Einkristall wird Ingot genannt.
Ein großer Ingot
Ein Einkristall wird aus Silizium in Elektronikqualität hergestellt. Ein Ingot wiegt etwa 100 Kilogramm (oder 220 Pfund) und hat eine Siliziumreinheit von 99,9999 Prozent.
Ingot-Slicing
Der Ingot wird dann in die Slicing-Phase gebracht, wo einzelne Siliziumscheiben, Wafer genannt, in dünne Scheiben geschnitten werden. Einige Ingots können mehr als einen Meter hoch sein. Je nach der erforderlichen Wafergröße gibt es verschiedene Durchmesser der Ingots. Heute werden CPUs üblicherweise auf 300-mm-Wafern hergestellt.
Waferpolieren
Nach dem Schneiden werden die Wafer poliert, bis sie makellose, spiegelglatte Oberflächen haben. Intel stellt seine Ingots und Wafer nicht selbst her, sondern kauft fertigungsfertige Wafer von Drittunternehmen. Intels fortschrittliches 45-nm-High-K/Metal-Gate-Verfahren verwendet Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm (oder 12-Zoll). Als Intel mit der Herstellung von Chips begann, wurden die Schaltkreise auf 50-mm-Wafern (2-Zoll) gedruckt. Heute verwendet Intel 300-mm-Wafer, was zu geringeren Kosten pro Chip führt.
Fotolackierung
Die oben abgebildete blaue Flüssigkeit ist eine Fotolackierung, ähnlich der, die bei Fotofilmen verwendet wird. Der Wafer dreht sich während dieses Schritts, um eine gleichmäßig verteilte Beschichtung zu ermöglichen, die glatt und sehr dünn ist.
UV-Licht-Belichtung
In diesem Stadium wird die lichtechte Beschichtung ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt. Die durch das UV-Licht ausgelöste chemische Reaktion ist vergleichbar mit dem, was mit dem Filmmaterial in einer Kamera passiert, wenn man den Auslöser drückt.
Die Bereiche des Resists auf dem Wafer, die dem UV-Licht ausgesetzt waren, werden löslich. Die Belichtung erfolgt mit Masken, die wie Schablonen wirken. In Verbindung mit UV-Licht erzeugen die Masken die verschiedenen Schaltkreismuster. Beim Bau einer CPU wird dieser Vorgang im Wesentlichen immer wieder wiederholt, bis mehrere Schichten übereinander gestapelt sind.
Eine Linse (Mitte) reduziert das Bild der Maske auf einen kleinen Brennpunkt. Der daraus resultierende „Abdruck“ auf dem Wafer ist in der Regel viermal kleiner als das Muster der Maske.
Mehr Belichtung
In der Abbildung sehen wir, wie ein einzelner Transistor aussehen würde, wenn wir ihn mit bloßem Auge sehen könnten. Ein Transistor fungiert als Schalter, der den Stromfluss in einem Computerchip steuert. Intel-Forscher haben Transistoren entwickelt, die so klein sind, dass etwa 30 Millionen von ihnen auf einen Stecknadelkopf passen.
Waschen von Fotoresist
Nach der Bestrahlung mit UV-Licht werden die belichteten blauen Fotoresistflächen durch ein Lösungsmittel vollständig aufgelöst. Dadurch wird ein Muster aus Fotoresist sichtbar, das durch die Maske entstanden ist. An diesem Punkt beginnen die Anfänge von Transistoren, Verbindungen und anderen elektrischen Kontakten zu wachsen.
Ätzen
Die Fotoresistschicht schützt Wafermaterial, das nicht weggeätzt werden soll. Bereiche, die freigelegt wurden, werden mit Chemikalien weggeätzt.
Entfernen des Fotolacks
Nach dem Ätzen wird der Fotolack entfernt und die gewünschte Form wird sichtbar.
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