Ik ben hier bij de TU in Delft, waar ik ga kijken hoe een chip gemaakt wordt. Dat gebeurt hier in de cleanroom. Daar mag geen enkel stofje naar binnen. Dus daarom mag ik dit fraaie pak aan. Stan, er is nogal een tekort aan chips. Hoe komt het dat er niet meer chips bijgemaakt kunnen worden? Nou ja, het komt vooral door een verstoring van de vraag en aanbod. Opeens wilde iedereen een nieuwe telefoon of een nieuwe spelcomputer thuis door de coronapandemie. En er is een gelimiteerde capaciteit. Dus als iedereen opeens nieuwe chips wil...Ja, je kan maar een beperkt aantal chips per dag fabriceren. Want waarom is dat zo moeilijk? Een chip maken is heel veel laagjes op elkaar stapelen in een speciale ruimte die ja heel duur is om te maken, ook heel complex in elkaar zit met hele gespecialiseerde apparatuur. Dus ja, je, je bouwt niet snel een nieuwe fabriek en ook het maken van een chip kost gewoon maanden. Ik ben wel benieuwd, zullen we gaan kijken? Prima. In dit lab wordt niet alleen stof geweerd, ook het licht wordt gefilterd. We hebben hier bijvoorbeeld een desktop pc. Nou, die zit ook vol met chips. Elk zwart doosje, elk zwarthuisje is een enkele chip, nou er zitten hier tientallen in. En hoe klein worden de deeltjes die erin zitten aan? De fundamentele deeltjes in een chip zijn een transistor en die zijn tegenwoordig kleiner dan een virus. Kleiner dan een virus. Ja, dan heb je het over enkele tientallen nanometer groot. Wauw. En we kunnen onder de microscoop wel even kijken hoe dat er van binnenin zo'n huisje uitziet. Ja graag. Oh wauw. Het is echt net een soort plattegrond van een enorme stad, allemaal wegen en flatgebouwen. Al die lijnen die je ziet, dat zijn de draden die alle transistoren met elkaar verbinden. Dus wat hier zeg maar straten lijken, zijn de draden. Dat zijn eigen draadjes tussen de transistoren en die kunnen kilometerslang zijn op één chipje. Ongelooflijk. Ja. In elke chip worden tientallen lagen op elkaar gestapeld, waardoor een groot netwerk van miljarden minuscule schakelaars ontstaat. En dat alles komt bovenop een speciale basislaag: de wafer. Mag ik er eens een vasthouden? Ja, natuurlijk. Ja. Kijk uit, ze zijn heel breekbaar. Dus dit is wat wij gebruiken, honderd millimeter. De industrie gebruikt of tweehonderd millimeter. Dit is voor de wat oudere processen. Of voor alle moderne fabrieken gebruiken driehonderd millimeter wafers. Oke. En, hoe maak je dat? Of is het een grondstof? Ze maken dat in speciale fabrieken, dan smelten ze zand. Dan halen ze al het zuurstof eruit, want zand is siliciumoxide en dan gaan ze dat ze zo zuiver mogelijk maken. Dan trekken ze een hele grote staaf silicium eruit en die zagen ze dan in dit soort plakken. Dus eigenlijk heb ik hier samengesmolten zand in m'n hand. Ja. Nou, we gaan nu eerst een fotogevoelige laag aanbrengen. Dit is wel echt het cruciale deel van het maken van een chip. Lithografie is de kern van het maken van chips. Wanneer kan ik iets gaan zien? Hij wordt nog eventjes goed gezet, de draaiing van de wafer wordt gecorrigeerd. En zodra die daar klaar is dan gaat ie naar het volgende station en daar gebeurt het daadwerkelijke coating proces. En dan gaat de wafer ronddraaien en wordt de fotogevoelige laag erop gespind dus die wordt er op gedispensed en dan gaat ie hard ronddraaien. En hoe sneller die draait, hoe dunner die laag wordt. Oh wat mooi. En dan is het tijd voor de belangrijkste stap. Met een zeer geavanceerd apparaat, de stepper. Deze variant, het vlaggenschip van producent ASML, kost 40 miljoen euro. In de stepper wordt een masker over de foto gevoelige laag van de wafer geplaatst en daarna wordt deze met extreem UV-licht beschoten. De nieuwste apparaten maken zo'n 275 wafers per uur. Aan de TU Delft staat een wat langzamer broertje. Je ziet nou dat de ontwikkelaar erop wordt gespoten en je ziet het patroon al ontstaan. En dat is nu nog aan het schoonmaken met water. Hoeveel van die laagjes zitten er doorgaans op een chip? Bij ons als onderzoeker zijn het vaak over tien lagen. In de moderne chip heb je het al snel over vijftig tot honderd litho-stappen die je moet doen om een chip te kunnen maken. En dan voor elke wafer opnieuw. Dus dat kost gewoon heel veel tijd om te doen. Dit is precies waar het tijdrovende in zit. Al die lagen opnieuw. Elke laag een voor een opbouwen. Dat kost inderdaad heel veel tijd en daardoor ben je gewoon maanden bezig om van die plak silicium die we net zagen, tot een chip te komen die uiteindelijk dan in zo'n huisje gezet kan worden. Stan neemt ons mee naar het laatste badje waar de wafer wordt ondergedompeld. En na ontwikkeling gaan we dan nu de wafer etsen zodat het patroon in de laklaag in de aluminium lagen gaan aanbrengen. Dus dan zitten de aluminium straatjes waar de elektriciteit doorheen kan gaan in de laag. Die zitten dan op de wafer inderdaad. Precies. En dan hebben we weer hebben we een processtap gehad. Een litho-stap. Dus doe dit nog maar vijftig keer en dan heb je een chip voor je auto bijvoorbeeld. Dus je ziet nou dat het patroon ontstaan is. Oh ja. En hebben we hier onze wafer. Jeej. Dit is hem. Prachtig.
