Элемент №
От песка до процессора
Кремний чаще других упоминается на сайтах, посвященных электронике, потому что он не только главный компонент большинства строительных материалов, но и основа для современных компьютерных процессоров. Что же делает кремний особенным?
Трудно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле. Казалось бы, чего сложного в этом куске железа?
Все начин ается с песка
Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы. После повторной очистки пластин специалисты лаборатории под микроскопом производят выборочное тестирование процессоров – если все в порядке, то готовые пластины разрезают на отдельные процессоры, которые позже заключают в корпуса.
Первоначально берется SiO2 в виде песка, который в дуговых печах (при температуре около 1800°C) восстанавливают коксом.
Такой кремний носит название «технический» и имеет чистоту 98-99.9%. Для производства процессоров требуется гораздо более чистое сырье, называемое «электронным кремнием», — в таком должно быть не более одного чужеродного атома на миллиард атомов кремния. Для очистки до такого уровня кремний буквально «рождается заново». Путем хлорирования технического кремния получают тетрахлорид кремния (SiCl4), который в дальнейшем преобразуется в трихлорсилан (SiHCl3).
Получившийся в результате водород можно использовать в различных процессах , но главное, что был получен «электронный» кремний (чистотой в 99,9999999%). Чуть позже в расплав такого кремния опускается затравка («точка роста»), которая постепенно вытягивается из тигля. В результате образуется так называемая «буля» — монокристалл высотой со взрослого человека. Его вес соответствующий – около 100 кг.
