Гайд

Кремниевая цепочка: от кварцита до контроллера

Все шаги производства микросхем по порядку — какие машины и что они делают.

Каждый шаг ниже - настоящий техпроцесс. Под описанием - рецепты этой машины, которые двигают кремний дальше (все рецепты - в разделе «Рецепты»).

Для кремниевой цепочки нужны кварцит (песок), кокс, известняк, водород и хлор - см. раздел «Кремний».

Сырьё и очистка кремния

Дробилка

Кварцит дробится в кварцевый песок - почти чистый SiO2.

Доменная печь

Карботермическое восстановление: песок + кокс + известняк (флюс) при ~2000 C дают металлургический кремний (~98%).

Химический реактор

Кремний реагирует с HCl в трихлорсилан SiHCl3 - летучую жидкость, которую легко очистить.

Камера CVD

Процесс Siemens: SiHCl3 разлагается водородом на раскалённых стержнях, осаждая поликремний электронной чистоты.

Вытяжка Чохральского

Метод Чохральского: затравку медленно тянут из расплава под аргоном - растёт монокристаллический слиток (буль).

Пластина и литография

Проволочная пила

Многопроволочная пила с алмазным покрытием режет буль на тонкие пластины; вода охлаждает и уносит шлам.

Печь окисления

Пластины греют в кислороде - вырастает изолирующий слой SiO2.

Нанесение фоторезиста

Центрифуга растекает по пластине тонкий равномерный слой фоторезиста.

Степпер

Степпер проецирует рисунок фотошаблона УФ-светом, пластина за пластиной; атмосфера аргона.

Ванна травления

Проявитель удаляет засвеченный резист, плавиковая кислота вытравливает открытый оксид.

Ионный имплантер

Ионы бора, фосфора или мышьяка разгоняются и внедряются в кремний - так создаются p- и n-области.

Установка напыления

Магнетронное напыление: аргоновая плазма выбивает атомы металла из мишени и осаждает дорожки.

Кристаллы и микросхемы

Пила резки пластин

Готовую пластину режут алмазным диском на отдельные кристаллы (die).

Упаковщик

Кристалл крепят на выводную рамку, приваривают проводники и заливают в корпус - получается чип.

Из кристаллов, транзисторов, памяти и контроллеров собираются платы и модули машин старших тиров, брони и оружия. Брак (лом) в дробилке превращается обратно в кварцевый песок.

Посчитать всё сырьё →

Текст — из встроенного справочника мода «Кремниевый век».