Wie eine CPU entsteht: Vom Sand zum Silizium-Chip

Schöner Artikel

werden die alten Artikel eigentlich auf der Site eingestellt?

Würde schon mal gerne die Ausführliche Version lesen.

mfg
 
super artikel :)

so in den grundzugen weiß man ja wie das alles funktioniert aber so genau (zb die transistorbildung) erfärt man es selten irgendwo, die bilter sind auch perfekt und dienen der anschaulichkeit (auch wenn die auf meinem 19" arbeitsmonitor etwas zu groß sind ;) )

Schon hammer wenn man sich überlegt was für ein stuck technik so eine CPU ist.

MFG ILAN12346 (.__. will nachhause zu meinem 24"er)
 
Ich hab schon mal ein CVD-Verfahren durchgeführt.Du auch?
Ganz unrecht hast du aber nicht,da man mittels CVD auch Oberflächen beschichten kann.Das Gleichgewicht,das speziell bei dem hier benannten Verfahren angewendet wird lautet:

Si + 3 HCl [Gleichgewichtsdoppelpfeil] HSiCl3 (das von dir genannte Trichlorsilan) + H2

(Quelle: Riedel,Anorganische Chemie,6.Auflage)

Außerdem sagte ich ZUM AUFREINIGEN das CVD-Verfahren,damit erhält man polykristallines Silicium.Da man aber monokristallines möchte,also einen Einkristall,zieht man sich den anschließend mittels des Czochralski-Verfahrens.

@mmayr: Er hat damit angefangen :D

@GR-Thunderstorm: Genauso isses (soweit ich mich an die Festkörper 2-Klausur noch erinnere,die is schon soooo lang her).Es werden ganz geringe Mengen von Fremdatomen gezielt in das Siliciumkristallgitter eingebracht,wodurch die Leitfähigkeit extrem gesteigert wird.Silicium hat,wie es das Periodensystem sagt,4 Valenzelektronen.Bringt man nun Phosphor- oder Arsen- (5 Valenzelektronen,sog. p-Donoren) und z.B. Aluminium- oder Galliumatome (3 Valenzelektronen,sog. n -Akzeptoren) in die Struktur ein,so entstehen im Gitter Stellen mit einem Elektron zu viel (p-Donoren),auf der anderen Seite solche mit einem Elektron zu wenig ("Elektronenlöcher").Nun können (ab einer bestimmten Temperatur) die Elektronen,die zu viel sind,zu den Elektronenlöchern springen und damit die Struktur bzw. den Kristall durchqueren - die Substanz ist leitfähig bzw. weitaus leitfähiger als zuvor.

Hallo Moetown!

Ich habe nur 6 Semester Halbleitertechnologie an der Uni abgerissen.
Und danach noch 6 Semester Elektronik.
Das ist natürlich nicht soviel, wie in Wikipedia drin steht.
Das CVD haben wir auch mal durchgeführt.

Bei der Dotierung frag mal lieber master_of_schrott , der hat es richtig erklärt. Donatoren sind 5-wertige Elektronenspender (n-leitend), Akzeptoren 3-wertige "Löchererzeuger" (p-leitend).

Die Temperaturleitung hast Du schön erklärt.
Die Sperrschicht (ladungsträgerfreie Zone) ist das Wichtigste in der ganzen Halbleiterei.
Sonst würden keine Diode-Transistor-Thyristor usw. funktionieren.

Nichts für ungut, war mal 'ne schöne Diskussion. :daumen:


@ Topic: finds auch toll, das die das mal so zeigen. Mich würd aber interessieren, wie man mehrere Metallschichten übereinander hinbekommt vielleicht weiß das hier ja jemand? ;)

Da gibt es mehrere Verfahren (die Halbleiter lasse ich mal weg).
Meist wird nach einer Metall-Ablagerung in der Lackschicht der Restlack entfernt und eine SiO2-Schicht (Isolator) aufgebracht (Oxidation, galvanisch, CVD).

Dann wir neuer Fotolack aufgebracht mittels "Karussell".
Das heißt, die Si-Scheibe wird auf einem rotierenden Teller in der Mitte mit Fotolack beträufelt. Der fliegt durch die Zentrifugalkraft nach außen und benetzt die ganze Scheibe.
Er wird mit einer Masken- oder Spaltbelichtung mit kurzer UV-Strahlung belichtet und härtet an den belichteten Stellen aus.

Dann wird der nicht belichtete Teil chemisch entfernt (Lösungsmittel, Verbrennen).
Nun sind Gräben im Lack vorhanden. Dort wird mit Sputtern (Plasma-Material-Auftrag) das Metall abgelagert.
Durch Ätzen werden dann die Metallschichten fertigstrukturiert.

Danach wird noch glattpoliert (Ätzen) und gereinigt (Ultraschall, Bürsten, chemische Reinigungsmittel).

Damit wäre die zweite Schicht fertig un alles geht von vorne los.
Dort wo sich die zwei übereinander liegende Metallschichten berühren entsteht eine Durchkontaktierung.

Das ganze geht dann solange, bis die Si-Scheibe fertig ist.

Sie wird dann zerschnitten (Diamant) und die einzelnen Chips werden vereinzelt und getestet.
 
[Wissenshuberei on]

Die Mehrzahl von Die lautet nicht Dies, sondern DICE.

[Wissenshuberei off]

[uberbesserwisserei]
There are three commonly used plural forms: dice, dies, and die
(englische Wikipedia, die sollten ihre Sprache kennen ;) )
[/uberbesserwisserei]

Da "dice" bereits für einen Würfel, mehrere Würfel oder Trockeneis in Gebrauch ist, muss man es imho nicht auch noch für mehrere DIEs nutzen, wenn Alternativen existieren.


Da gibt es mehrere Verfahren (die Halbleiter lasse ich mal weg).
Meist wird nach einer Metall-Ablagerung in der Lackschicht der Restlack entfernt und eine SiO2-Schicht (Isolator) aufgebracht (Oxidation, galvanisch, CVD).

Dann wir neuer Fotolack aufgebracht mittels "Karussell".
Das heißt, die Si-Scheibe wird auf einem rotierenden Teller in der Mitte mit Fotolack beträufelt. Der fliegt durch die Zentrifugalkraft nach außen und benetzt die ganze Scheibe.
Er wird mit einer Masken- oder Spaltbelichtung mit kurzer UV-Strahlung belichtet und härtet an den belichteten Stellen aus.

Dann wird der nicht belichtete Teil chemisch entfernt (Lösungsmittel, Verbrennen).
Nun sind Gräben im Lack vorhanden. Dort wird mit Sputtern (Plasma-Material-Auftrag) das Metall abgelagert.
Durch Ätzen werden dann die Metallschichten fertigstrukturiert.

Danach wird noch glattpoliert (Ätzen) und gereinigt (Ultraschall, Bürsten, chemische Reinigungsmittel).

Damit wäre die zweite Schicht fertig un alles geht von vorne los.
Dort wo sich die zwei übereinander liegende Metallschichten berühren entsteht eine Durchkontaktierung.

Das ganze geht dann solange, bis die Si-Scheibe fertig ist.

Man könnte auch in kurz sagen:
"Man wiederholt die Prozesse, die die erste Leitungsschicht samt Umgebung auf dem Silizium erzeugt haben" ;)


P.S.:
N- und P-Dotierung kriegt man bei uns sogar als Biologe zu hören.
 
[uberbesserwisserei]
There are three commonly used plural forms: dice, dies, and die
(englische Wikipedia, die sollten ihre Sprache kennen ;) )
[/uberbesserwisserei]

"Commonly used" muss aber nicht heißen, dass es korrekt is. ;)
Es ist weit verbreitet von Gigabyte, Terrabyte etc zu sprechen, was aber auch falsch ist, zumindest wenn man dabei eigentlich etwas ganz anderes meint. :P
 
Hallo Moetown!

Ich habe nur 6 Semester Halbleitertechnologie an der Uni abgerissen.
Und danach noch 6 Semester Elektronik.
Das ist natürlich nicht soviel, wie in Wikipedia drin steht.
Das CVD haben wir auch mal durchgeführt.

Bei der Dotierung frag mal lieber master_of_schrott , der hat es richtig erklärt. Donatoren sind 5-wertige Elektronenspender (n-leitend), Akzeptoren 3-wertige "Löchererzeuger" (p-leitend).

Die Temperaturleitung hast Du schön erklärt.
Die Sperrschicht (ladungsträgerfreie Zone) ist das Wichtigste in der ganzen Halbleiterei.
Sonst würden keine Diode-Transistor-Thyristor usw. funktionieren.

Nichts für ungut, war mal 'ne schöne Diskussion. :daumen:

Herzlichen Glühpunsch,ich studiere im 10. Semester Chemie,und da haben wir den ganzen Halbleiterkram auch schon paar mal durchgenommen.Sicher nicht so intensiv wie bei Halbleitertechnologie,aber es reicht um sich auszukennen.
Mein Wissen beziehe ich übrigens aus meinen diversen Festkörperchemieskripts und nicht von Wikipedia,wenn ich die Andeutung richtig verstanden hab.Im Übrigen stimmt das mit der Dotierung so vom Prinzip her wie ichs beschrieben hab (lies besser nochmal nach),kann aber sein,dass ich n und p vertauscht hab.Extra für dich hab ich nämlich grad nochmal meine Mitschrift rausgekramt,da steht n = Donor und p = Akzeptor,im Skript vom Prof stehts witzigerweise andersrum.

Die Sperrschicht ist aber auch nicht alles.Hat man n- und p-Material nebeneinander,kann der Strom nur in eine Richtung fließen,das nennt man dann eine Diode.Bei einem Transistor hat man ein p-dotiertes Material zwischen zwei n-dotierten Materialien,da kann man dann einen (geringen) Steuerstrom anlegen,mit dem man einen (größeren) Hauptstrom steuern kann.
 
Herzlichen Glühpunsch,ich studiere im 10. Semester Chemie,und da haben wir den ganzen Halbleiterkram auch schon paar mal durchgenommen....
Im Übrigen stimmt das mit der Dotierung so vom Prinzip her wie ichs beschrieben hab (lies besser nochmal nach),kann aber sein,dass ich n und p vertauscht hab.Extra für dich hab ich nämlich grad nochmal meine Mitschrift rausgekramt,da steht n = Donor und p = Akzeptor,im Skript vom Prof stehts witzigerweise andersrum.

Die Sperrschicht ist aber auch nicht alles.Hat man n- und p-Material nebeneinander,kann der Strom nur in eine Richtung fließen,das nennt man dann eine Diode.Bei einem Transistor hat man ein p-dotiertes Material zwischen zwei n-dotierten Materialien,da kann man dann einen (geringen) Steuerstrom anlegen,mit dem man einen (größeren) Hauptstrom steuern kann.

Hi Moetown !

Ätsch, ich bin schon fertig und habe den akademischen Hexenzettel.
Ist zwar schon eine kleine Weile her, aber die Praxis ist das Kriterium der Wahrheit.

Der Donator wird auch als Donor (=Schenker) bezeichnet.
Üblich ist aber in der Halbleiterei Donator.

Ohne Sperrschicht funktioniert nicht mal eine Diode, da sie z.B. die eine Halbwelle des Wechselstromes nicht sperren würde.
Dann würde kein Gleichrichter funktionieren und Dein PC liefe mit Batterien.

Der Bipolar-Transistor ist stromgesteuert, aber der Prozessor läuft mit CMOS-Transistoren (spannungsgesteuert).
Dabei fließt fast kein Strom, nur die Gate-Umladungen benötigen Strom.
 
Na denn Glückwunsch.....

Donator hört sich meiner Meinung nach bescheuert an.Und nichtsdestotrotz ist das Schmelzzonenverfahren heute veraltet :D.
So jetzt aber genug geklugscheißert für heute.
 
boah wenn ich dann in Spanien bin geh ich erstmal Sand Sammeln.. den rest besorg ich mir später:devil:
schöner beitrag jetzt weiß ich endlich mehr :daumen:
 
Finde ich richtig gut diese etwas vereinfachte Darstellung, dadurch ist dieses komplexe Verfahren relativ einfach zu verstehen :daumen:
 
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