Vi skaber hjernerne i nutidens teknologi

Som det næstmest hyppige element i jordens skorpe omgiver silicium os. Men i naturen findes det kun i kombination med andre elementer – som f.eks. sand, kvarts og andre sten. Til en mikrochip skal der bruges en ren krystal. Den kan dannes under vakuum ved hjælp af en vakuumpumpe fra Busch.

Det moderne samfund er stærkt afhængig af mikrochips. De er hjernerne bag elektroniske enheder og anvendes oftest i underholdnings- og bilindustrien. Men efterhånden som vi bevæger os længere og længere ind i tidsalderen for intelligent teknologi, dukker mikrochips op på de mest uventede steder – i børnelegetøj, vaskemaskiner og endda dit pas.

Én krystal fremstillet af mange

Historien om hver mikrochip begynder med polysilicium, en form for silicium, der består af flere små krystaller. Til elektronikindustrien skal silicium være af ultrahøj renhed. Det betyder typisk mellem 99,999% og 99,999999999% - betydende at der maksimalt er ét ikke-siliciumatom pr. milliard siliciumatomer. For at skabe en mikrochip skal polysilicium omdannes til en enkelt krystal, der kaldes monokrystallinsk silicium. Dette er afgørende for produktionen af mikrochips: Korngrænserne og uregelmæssighederne i polysiliciumkrystalstrukturen vil ellers påvirke den færdige mikrochips ydeevne. Der findes flere metoder til fremstilling af monokrystallinsk silicium, hvoraf den mest almindelige er Czochralski-metoden, hvor en siliciumkrystal dyrkes under vakuum.

Krystaller fra frø

Monokrystallinsk silicium fremstilles ved hjælp af en såkaldt puller. Navnet omfatter en række forskellige teknologier med to vigtige dele: en vakuumovn og en mekanisme, der trækker krystallen ind i sin form. Inde i vakuumovnens kammer opvarmes polysilicium til ekstremt høje temperaturer på omkring 1410 °C. Et lille stykke monokrystallinsk silicium, kaldet et frø, placeres i centrum og trækkes langsomt opad, mens det roterer. Frøet trækker det smeltede silicium med sig, hvilket størkner, når det hæves. Dette skaber en lang, cylindrisk stang af ren silicium. Smeltet silicium er meget reaktivt, så for at bevare sin høje renhed bør det ikke komme i kontakt med atmosfærisk luft. Luften evakueres derfor fra kammeret ved hjælp af en vakuumpumpe fra Busch. Dette resulterer i et kontaminantfrit vækstmiljø og en krystal af højeste kvalitet, der er klar til at fortsætte sin lange rejse gennem semicon fabrikken for til sidst at blive en mikrochip.