Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů | Kapitola 2
Seznam kapitol
Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou třeba procesory nebo GPU, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Už jsme si popsali, jak funguje tranzistor a ukázali základní kroky výroby tranzistoru na waferu. Dnes si rozebereme fotolitografii nebo iontovou implantaci a popíšeme i další kroky v tomto zajímavém procesu.
substrát typu P, nad kterým je epitaxní vrstva typu N s vrstvou oxidu (zdroj: On Semiconductor)
Epitaxe je proces, při kterém se na desku (wafer) nechá narůst nová monokrystalická vrstva polovodiče. Nejčastěji jde o křemíkovou epitaxní vrstvu na křemíkový substrát, přičemž typ vodivosti a koncentrace příměsí substrátu a epitaxní vrstvy mohou být zcela odlišné.
různé typy epitaxních reaktorů (zdroj: circuittoday.com)
Nejrozšířenějším typem epitaxe je v současnosti plynná epitaxe. Při ní se wafery umístí do epitaxního reaktoru, kde kolem nich při vysoké teplotě (řádově 900–1400 °C) proudí plyny s atomy křemíku. V praxi se používá například chlorid křemičitý nebo silan.
Protože je většinou požadováno, aby epitaxní vrstva nebyla čistě křemíková, ale šlo o příměsový křemík s požadovaným typem vodivosti a koncentrací příměsí, proudí epitaxním reaktorem také příměsové plyny jako je diboran (pro epitaxní polovodič typu P), fosfin nebo arsin (oba pro epitaxní polovodič typu N). Požadovaná příměs se na wafer usazuje společně s křemíkem a koncentraci příměsi lze řídit koncentrací plynu v reaktoru.
barelový epitaxní reaktor (zdroj: On Semiconductor)
Rychlost epitaxe je závislá především na teplotě plynu. Při teplotách okolo 1200 °C je možné dosáhnout rychlosti růstu epitaxní vrstvy až přes jeden mikrometr za minutu. Vzhledem k povaze procesu je navíc rychlost růstu lineární a v průběhu času se výrazněji nezpomaluje.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
