Hvordan fremstilles mikroskopiske transistorer på mikrochips?

Mikrochips fremstilles ved hjælp af en meget bred vifte af procestrin. Der er grundlæggende to hovedkomponenter til hvert trin – maskering af områder, der skal opereres, og derefter udføres nogle operationer på disse områder. Maskeringstrinnet kan udføres med flere forskellige teknikker. Den mest almindelige kaldes fotolitografi. I denne proces er waferen overtrukket med et meget tyndt lag af lysfølsomt kemikalie. Dette lag eksponeres derefter i et meget indviklet mønster, der projiceres af en maske med kort bølgelængde. Det anvendte masksæt bestemmer chipdesignet, de er det ultimative produkt af chipdesignprocessen. Funktionsstørrelsen, der kan projiceret på fotoresistbelægningen på waferen bestemmes af bølgelængden af det anvendte lys. Når fotoresisten er eksponeret, udvikles den derefter til at eksponere den underliggende overflade. De eksponerede områder kan betjenes ved andre processer – fx ætsning, ionimplantation osv. Hvis fotolitografi ikke har tilstrækkelig opløsning, er der en anden teknik, der bruger fokuserede elektronstråler til at gøre det samme. Fordelen er, at der ikke kræves masker, da geometrien simpelthen er programmeret i maskinen, men den er meget langsommere da strålen (eller flere stråler) skal spore hver enkelt funktion.

Selve transistorer er bygget op af flere lag. De fleste chips i disse dage er CMOS, så jeg vil kort beskrive ibe hvordan man bygger en MOSFET transistor. Denne metode kaldes den “selvjusterede port” -metode, da porten lægges ned før kilden og drænes, så enhver forskydning i porten kompenseres for. Det første trin er at lægge de brønde, hvor transistorer er placeret. Brøndene omdanner silicium til den rigtige type til opbygning af transistoren (du skal bygge en N-kanal MOSFET på P-type silicium og en P-kanal MOSFET på N-type silicium). Dette gøres ved at lægge et lag fotoresist og derefter bruge ionimplantation til at tvinge ioner ind i waferen i de udsatte områder. Derefter dyrkes portoxidet oven på skiven. På siliciumchips er det anvendte oxid generelt siliciumdioxid – glas. Dette gøres ved at bage chippen i en ovn med ilt ved høj temperatur. Derefter udplades et lag polysilicium eller metal oven på oxidet. Dette lag danner porten, efter at den er ætset. Dernæst lægges et fotoresistlag ned og eksponeres. De eksponerede områder ætses væk og efterlader transistorportene. Dernæst bruges en anden fotolitografi til at skjule regionerne for transistorkilder og afløb. Ionimplantation bruges til at skabe kilde og dræne elektroder i de udsatte områder. Selve portelektroden fungerer som en maske for transistorkanalen, hvilket sikrer, at kilden og afløbet er doteret nøjagtigt til kanten af portelektroden. Derefter bages skiven, så de implanterede ioner arbejder sig lidt under portelektroden. Efter dette er transistorer komplette, og ledningsføringslagene opbygges efter hinanden.

Jeg gravede et par anstændige videoer, der faktisk er uddannelsesvideoer og ikke PR-videoer:

http://www.youtube.com/watch?v=35jWSQXku74

http://www.youtube.com/watch?v=z47Gv2cdFtA

Kommentarer

• I det væsentlige lysbølgelængder og manipulation af ioner og enhver gradient af det er nøglen til at skabe mikrochips?
• Højre, lyset bruges til at projicere mønsteret på wafers overflade, så bølgelængden skal være kort nok, så funktionerne er skarpe. Derefter bruges ionerne til at ændre karakteren af halvlederen for at skabe alle de pn-kryds, der får transistorer til at fungere.
• Jeg er overrasket over, hvor håndgribelig / forståelig informationen om dette er, du præsenterer informationen meget godt, og jeg takker dig for det.

Det er en fotografisk proces, der ligner på nogle måder til et filmkamera med separate eksponerings- og udviklingstrin. De behøver ikke at udskrive funktionerne i faktisk størrelse; de kan udskrive dem i en størrelse, de kan håndtere, og bruge linser til at fokusere billedet på silicium.

Kommentarer

• Transistoren oprettes, når stråler af lys i form af transistorer skinner ned på siliciumskiverne, er det rigtigt?
• Grundlæggende, ja. Processen gentages flere gange for at gøre de forskellige funktioner, så der er ' intet billede " i form af en transistor ".
• Og fordi det ' s fotografisk, kan bogstaveligt talt alt være en effektiv " skæring " værktøj, endda et plet støv eller fnug. Og rå tolerancer tendens til at være temmelig bred alligevel. Så hver matrice skal testes, inden den pakkes.
• Som jeg forstår det, har de luftfiltreringsmaskiner, der konstant cirkulerer over faciliteterne, der producerer mikrochips. Jeg er forvirret af hvad du sagde " kredsløb for det meste 2D men komponenterne er bestemt 3D " hvilket betyder at selve tavlen selvfølgelig er 2D men når lagdelingsprocessen er afsluttet, er den ' mange 3D-strukturer. Hvordan er den ene eksponering for lys efter den anden lagring af kredsløbet, hvis det ' kun er et enkelt lag silicium? er et lag kun det udtryk, der bruges til at beskrive de på hinanden følgende ændringer foretaget af forskellige afvigelser / manipulationer af lys?
• Det starter med silicium, men forskellige materialer aflejres eller dyrkes ovenpå, inklusive portoxid (siliciumdioxid dyrket på skiven i en ovn), kobbertråd, wolfram via stik osv.