Hoe worden microscopisch kleine transistors op microchips gemaakt?

Microchips worden gemaakt met een zeer grote verscheidenheid aan processtappen. Er zijn in feite twee hoofdcomponenten voor elke stap: het maskeren van gebieden om op te werken en vervolgens een bewerking uitvoeren op die gebieden. De maskeerstap kan worden gedaan met verschillende technieken. De meest voorkomende is fotolithografie. Bij dit proces wordt de wafel bedekt met een zeer dunne laag lichtgevoelige chemische stof. Deze laag wordt vervolgens belicht in een zeer ingewikkeld patroon dat van een masker wordt geprojecteerd met licht van korte golflengte. De set maskers die wordt gebruikt, bepaalt het chipontwerp, ze zijn het ultieme product van het chipontwerpproces. geprojecteerd op de fotolakcoating op de wafer wordt bepaald door de golflengte van het gebruikte licht. Zodra de fotolak is belicht, wordt deze ontwikkeld om het onderliggende oppervlak bloot te leggen. De belichte gebieden kunnen worden bewerkt met andere processen, zoals etsen, ionenimplantatie , enz. Als fotolithografie niet genoeg resolutie heeft, dan is er een andere techniek die gefocusseerde elektronenbundels gebruikt om hetzelfde te doen. Het voordeel is dat er geen maskers nodig zijn omdat de geometrie eenvoudig in de machine wordt geprogrammeerd, maar het is veel langzamer aangezien de straal (of meerdere stralen) elk afzonderlijk kenmerk moeten volgen.

De transistors zelf zijn opgebouwd uit verschillende lagen. De meeste chips zijn tegenwoordig CMOS, dus ik zal kort beschrijven ik weet hoe je een MOSFET-transistor bouwt. Deze methode wordt de “self-align gate” -methode genoemd, aangezien de poort voor de source en drain wordt neergelegd, zodat eventuele foutieve uitlijning in de poort wordt gecompenseerd. De eerste stap is het neerleggen van de putten waarin de transistors worden geplaatst. De putjes zetten het silicium om in het juiste type voor het bouwen van de transistor (je moet een N-kanaal MOSFET bouwen op P-type silicium en een P-kanaal MOSFET op N-type silicium). Dit wordt gedaan door een laag fotolak aan te brengen en vervolgens ionenimplantatie te gebruiken om ionen in de wafel in de blootgestelde gebieden te persen. Vervolgens wordt het poortoxide op de wafel gegroeid. Op siliciumchips is het gebruikte oxide meestal siliciumdioxide – glas. Dit doe je door de chip in een oven met zuurstof op hoge temperatuur te bakken. Vervolgens wordt een laag polysilicium of metaal op het oxide geplateerd. Deze laag vormt de poort nadat deze is geëtst. Vervolgens wordt een fotolaklaag neergelegd en belicht. De blootgestelde gebieden worden weggeëtst en verlaten de transistorpoorten. Vervolgens wordt nog een ronde fotolithografie gebruikt om de gebieden voor de transistorbronnen en drains af te schermen. Ionenimplantatie wordt gebruikt om de source- en drain-elektroden te creëren in de blootgestelde gebieden. De poortelektrode zelf fungeert als een masker voor het transistorkanaal en zorgt ervoor dat de source en drain precies tot aan de rand van de poortelektrode worden gedoteerd. Vervolgens wordt de wafel gebakken zodat de geïmplanteerde ionen zich een beetje onder de poortelektrode banen. Hierna zijn de transistors compleet en worden de bedradingslagen na elkaar opgebouwd.

Ik heb een paar fatsoenlijke videos opgegraven die in feite educatieve videos zijn en geen PR-videos:

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

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

Opmerkingen

• In wezen zijn golflengten van licht en de manipulatie van ionen en elke gradiënt daarvan de sleutel tot het maken van microchips?
• Juist, het licht wordt gebruikt om het patroon op het oppervlak van de wafel te projecteren, dus de golflengte moet kort genoeg zijn zodat de kenmerken scherp zijn. Vervolgens worden de ionen gebruikt om het karakter van de halfgeleider te veranderen om alle pn-overgangen te creëren die de transistors laten werken.
• Het verbaast me hoe tastbaar / begrijpelijk de informatie hiervan is, jij presenteert de informatie heel goed en ik dank je daarvoor.

Het is een fotografisch proces, vergelijkbaar in sommige opzichten naar een filmcamera met afzonderlijke belichtings- en ontwikkelingsstappen. Ze hoeven de kenmerken niet op ware grootte af te drukken; ze kunnen ze afdrukken in een formaat dat ze aankunnen en lenzen gebruiken om die afbeelding op het silicium te focussen.

Opmerkingen

• De transistor wordt gemaakt wanneer stralen van licht in de vorm van transistors schijnen op de siliciumwafers. Klopt dit?
• Eigenlijk ja. Het proces herhaalt zich verschillende keren om de verschillende features te maken, dus er ' s geen afbeelding " in de vorm van een transistor ".
• En omdat het ' fotografisch is, kan letterlijk alles effectief zijn " snijden van " gereedschap, zelfs een stukje stof of pluisjes. En de ruwe toleranties zijn sowieso nogal breed. Dus elke dobbelsteen moet worden getest voordat hij wordt verpakt.
• Zoals ik het begrijp, hebben ze luchtfiltermachines die constant rond de faciliteiten cirkelen en die microchips produceren. Ik sta versteld van wat je zei " circuits voornamelijk 2D, maar de componenten zijn absoluut 3D " wat betekent dat het bord zelf natuurlijk 2D is, maar wanneer het laagjesproces is voltooid, bevat het ' talrijke 3D-structuren. Hoe kan de ene blootstelling aan licht na de andere het circuit in lagen aanbrengen als het ' slechts een enkele laag silicium is? is een laag gewoon de term die wordt gebruikt om de opeenvolgende veranderingen te beschrijven die worden aangebracht door verschillende variaties / manipulaties van licht?
• Het begint met silicium, maar er worden verschillende materialen op afgezet of gegroeid, waaronder het poortoxide (siliciumdioxide gegroeid op de wafel in een oven), koperen verbindingsdraad, wolfraam via pluggen, enz.