Suorittimesi tuli hiekasta
Hiekasta. Koostuu 25-prosenttisesti piistä ja on hapen jälkeen toiseksi yleisin kemiallinen alkuaine, jota on maankuoressa. Hiekka, erityisesti kvartsi, sisältää runsaasti piitä piidioksidina (SiO2), ja se on puolijohteiden valmistuksen perusaine.
Puhdistus ja kasvatus
Raakahiekan hankkimisen ja piin erottamisen jälkeen ylimääräinen materiaali hävitetään ja pii puhdistetaan useissa eri vaiheissa, jotta se saavuttaisi vihdoinkin puolijohteiden valmistuksen laadun, jota kutsutaan elektroniikkalaatuiseksi piiksi. Saavutettu puhtaus on niin suuri, että elektroniikkalaatuisessa piissä voi olla vain yksi vieras atomi jokaista miljardia piiatomia kohti. Puhdistusprosessin jälkeen pii siirtyy sulatusvaiheeseen. Tässä kuvassa näet, miten puhdistetusta piisulasta kasvatetaan yksi suuri kide. Syntynyttä yksikidettä kutsutaan harkoksi.
Suuri harkko
Elektroniikkalaatuisesta piistä valmistetaan yksikideharkko. Yksi harkko painaa noin 100 kiloa, ja sen piin puhtausaste on 99,9999 prosenttia.
Harkon viipalointi
Harkko siirretään viipalointivaiheeseen, jossa yksittäiset piikiekot, joita kutsutaan kiekoiksi, viipaloidaan ohuiksi. Jotkut harkot voivat nousta yli metrin korkeuteen. Harkkoja on useita eri halkaisijoita riippuen halutusta kiekon koosta. Nykyään suorittimia valmistetaan yleisesti 300 mm:n kiekoilla.
Kiekkojen kiillotus
Kiekot kiillotetaan leikkaamisen jälkeen, kunnes niiden pinta on virheetön ja peilimäinen. Intel ei valmista omia harkkojaan ja kiekkojaan, vaan se ostaa valmistusvalmiita kiekkoja ulkopuolisilta yrityksiltä. Intelin kehittyneessä 45 nm:n High-K/Metal Gate -prosessissa käytetään kiekkoja, joiden halkaisija on 300 mm (eli 12 tuumaa). Kun Intel aloitti sirujen valmistuksen, se painoi piirit 50 mm:n (2 tuuman) kiekoille. Nykyään Intel käyttää 300 mm:n kiekkoja, mikä alentaa kustannuksia sirua kohden.
Fotoresistisovellus
Yllä kuvattu sininen neste on valoresistipinnoite, joka on samanlainen kuin valokuvausfilmeissä käytetty. Kiekko pyörii tämän vaiheen aikana, jotta saadaan tasaisesti jakautunut pinnoite, joka on sileä ja myös hyvin ohut.
UV-valolle altistaminen
Tässä vaiheessa valokestopinnoite altistetaan ultraviolettivalolle (UV). UV-valon laukaisema kemiallinen reaktio on samanlainen kuin mitä tapahtuu kameran filmimateriaalille sillä hetkellä, kun painat suljinpainiketta.
Kiekossa olevat UV-valolle altistuneet resistin alueet liukenevat. Valotus tehdään käyttämällä maskeja, jotka toimivat ikään kuin sabloneina. UV-valon kanssa käytettäessä maskit luovat erilaisia piirikuvioita. Suorittimen rakentaminen käytännössä toistaa tätä prosessia uudelleen ja uudelleen, kunnes useita kerroksia on pinottu päällekkäin.
Linssi (keskellä) pienentää maskin kuvan pieneksi polttopisteeksi. Tuloksena kiekolle syntyvä ”jälki” on tyypillisesti lineaarisesti neljä kertaa pienempi kuin maskin kuvio.
Mielenkiintoisempaa
Kuvassa on esitys siitä, miltä yksittäinen transistori näyttäisi, jos voisimme nähdä sen paljain silmin. Transistori toimii kytkimenä, joka ohjaa sähkövirran kulkua tietokonesirussa. Intelin tutkijat ovat kehittäneet niin pieniä transistoreita, että heidän mukaansa noin 30 miljoonaa sellaista mahtuisi nuppineulan päähän.
Fotoresistien pesu
Valotuksen jälkeen UV-valolle altistetut siniset fotoresistialueet liukenevat liuottimella kokonaan. Tällöin paljastuu maskin tekemä valokuvastuksen kuvio. Tästä kohdasta alkavat kasvaa transistorien, kytkentöjen ja muiden sähköisten kontaktien alkeet.
Etsaus
Fotoresistikerros suojaa kiekon materiaalia, jota ei saa syövyttää pois. Paljastuneet alueet syövytetään pois kemikaaleilla.
Fotoresistin poisto
Syövytyksen jälkeen fotoresisti poistetaan ja haluttu muoto tulee näkyviin.
Uudemmat uutiset