La sabbia, composta da un 25% di silicio, è presente praticamente ovunque, in
tutto il mondo. La sabbia di quarzo, in particolare, ha quantitativi molto alti di
diossido di silicio (SiO2), vale a dire l'ingrediente base per l'industria dei
semiconduttori.
La prima cosa da fare è separare il silicio dalla sabbia, dopo il
processo di purificazione il silicio passa alla fusione.
Nell'immagine potete vedere un cristallo di silicio puro, ottenuto
dopo la fusione, chiamato ingot.
Il cristallo è composto di silicio elettronico, pesa circa 100 chili, e
ha un livello di purezza del 99.9999%.
L'ingot successivamente viene "affettato" per ottenere i sottili dischi di
silicio chiamati wafer. Alcuni ingot possono essere alti fino a un metro
e mezzo, e ne esistono di diverso diametro. Le CPU moderne,
generalmente, sono ottenute da wafer con un diametro di 300 mm.
Una volta tagliati i wafer vengono ripuliti fino a che non sono del tutto
privi di difetti. Il processo a 45 nm Higk-K/Metal Gate, sviluppato da
Intel, usa wafer da 300 mm. Quando Intel cominciò a produrre chip i
wafer erano invece da 50 mm, e questo è uno degli elementi, forse il
principale, che ha permesso di ridurre i costi di produzione, e quindi i
prezzi finali.
Il liquido blu che vedete è fotoresistente, e viene distribuito sul wafer
in rotazione, per assicurarsi che la distribuzione sia uniforme e sottile.
Il liquido blu che vedete è fotoresistente, e viene distribuito sul wafer
in rotazione, per assicurarsi che la distribuzione sia uniforme e sottile.
Un transistor, sostanzialmente, funziona come un interruttore, capace
di controllare la corrente elettrica al suo interno. I ricercatori Intel
hanno sviluppato transistor così piccoli che possono farne stare 30
milioni sulla capocchia di uno spillo.
Dopo l'esposizione ai raggi UV, quindi, le aree esposte vengono sciolte
ed eliminate usando un solvente specifico. La pellicola fotoresistente è
rappresentata in blu. Questa operazione permette di far emergere il
design del progetto, ottenuto grazie alla maschera.
Il materiale fotoresistente protegge le parti del wafer che devono
essere preservate, mentre quelle esposte vengono eliminate e
ripulite con un processo chimico.
Successivamente la pellicola fotoresistente è rimossa, e il
risultato è visibile.
Successivamente la pellicola fotoresistente è rimossa, e il
risultato è visibile.
Il processo chiamato "ion implantation" consiste nel bombardare di
ioni le parti esposte del wafer. In questo modo gli ioni sono impiantati
nel silicio, alterandone le proprietà elettriche.
Dopo il bombardamento di ioni si rimuove il materiale fotoresistente, e
il materiale esposto (verde) ora contiene dei nuovi atomi.
Il transistor a questo punto è quasi finito. Si praticano tra fori sullo
strato isolante (magenta) sopra al transistor, che saranno ricoperti
rame. Il metallo servirà a collegare ogni transistor con i suoi simili.
I wafer vengono messi in una soluzione di solfato di rame, grazie alla
quale gli ioni di rame si depositano sui transistor, con un processo
chiamato elettroplating, molto simile alla placcatura dei gioielli.
Gli ioni di rame formano un sottile strato sulla superficie del
wafer.
Il materiale in eccesso viene poi rimosso, e resta un sottile strato
di rame, solo dove serve.