Jak powstają mikroskopijne tranzystory na mikroczipach?

Mikrochipy są wytwarzane z wykorzystaniem wielu różnych etapów procesu. Zasadniczo każdy krok składa się z dwóch głównych elementów – maskowania obszarów do wykonania operacji, a następnie wykonywania na nich pewnych operacji. Etap maskowania można wykonać kilkoma różnymi technikami. Najpopularniejsza nazywa się fotolitografia. W tym procesie wafel jest pokryty bardzo cienką warstwą światłoczułej substancji chemicznej. Warstwa ta jest następnie eksponowana w bardzo skomplikowany wzór, który jest wyrzucany z maski za pomocą światła o małej długości fali. Zestaw zastosowanych masek określa projekt chipa, są one ostatecznym produktem procesu projektowania chipa. Rozmiar funkcji, który można rzutowany na powłokę fotorezystu na płytce zależy od długości fali zastosowanego światła. Po odsłonięciu fotorezystu jest on następnie wywoływany w celu odsłonięcia znajdującej się pod spodem powierzchni. Odsłonięte obszary można operować innymi procesami – np. wytrawianie, implantacja jonów itp. Jeśli fotolitografia nie ma wystarczającej rozdzielczości, istnieje inna technika, która wykorzystuje zogniskowane wiązki elektronów do zrobienia tego samego. Zaletą jest to, że nie są wymagane żadne maski, ponieważ geometria jest po prostu zaprogramowana w maszynie, jednak jest znacznie wolniejsza ponieważ wiązka (lub wiele wiązek) musi prześledzić każdą indywidualną cechę.

Same tranzystory są zbudowane z kilku warstw. Większość chipów w dzisiejszych czasach to CMOS, więc krótko opiszę ibe jak zbudować tranzystor MOSFET. Metoda ta nazywana jest metodą „samoczynnie wyrównującej się zasuwy”, ponieważ zasuwę kładzie się przed źródłem i odpływem, tak aby skompensować wszelkie niewspółosiowości zasuwy. Pierwszym krokiem jest ułożenie studni, w których umieszczone są tranzystory. Studzienki konwertują krzem na odpowiedni typ do budowy tranzystora (musisz zbudować tranzystor MOSFET z kanałem N na krzemie typu P i tranzystor MOSFET z kanałem P na krzemie typu N). Odbywa się to poprzez nałożenie warstwy fotorezystu, a następnie zastosowanie implantacji jonów w celu wtłoczenia jonów do płytki w odsłoniętych obszarach. Następnie na wierzchu wafla rośnie tlenek bramki. W chipach krzemowych stosuje się zwykle dwutlenek krzemu – szkło. Odbywa się to poprzez pieczenie chipa w piekarniku z tlenem w wysokiej temperaturze. Następnie warstwa polikrzemu lub metalu jest nakładana na warstwę tlenku. Ta warstwa utworzy bramę po wytrawieniu. Następnie odkłada się i naświetla warstwę fotorezystu. Odsłonięte obszary są wytrawione, pozostawiając bramki tranzystorowe. Następnie kolejna runda fotolitografii służy do zamaskowania obszarów źródeł tranzystorów i drenów. Implantacja jonów służy do tworzenia elektrod źródłowych i drenujących w odsłoniętych obszarach. Sama elektroda bramki działa jak maska dla kanału tranzystora, zapewniając, że źródło i dren są domieszkowane dokładnie do krawędzi elektrody bramki. Następnie wafel jest wypalany tak, aby wszczepione jony przedostały się nieco pod elektrodę bramki. Następnie tranzystory są kompletne, a warstwy okablowania są budowane jedna po drugiej.

Wykopałem kilka przyzwoitych filmów, które w rzeczywistości są filmami edukacyjnymi, a nie filmami PR:

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

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

Komentarze

• Zasadniczo długości fal światła i manipulacja jonami oraz każdy ich gradient są kluczem do tworzenia mikroczipów?
• Tak, światło jest używane do rzutowania wzoru na powierzchnię płytki, więc długość fali musi być wystarczająco krótka, aby cechy były ostre. Następnie jony są używane do zmiany charakteru półprzewodnika, aby stworzyć wszystkie złącza pn, które sprawiają, że tranzystory działają.
• Jestem zaskoczony, jak namacalna / zrozumiała jest ta informacja, podajesz informacje bardzo dobrze i dziękuję za to.

To jest proces fotograficzny, podobny pod pewnymi względami do kamery filmowej z oddzielnymi etapami naświetlania i wywoływania. Nie muszą drukować elementów w rzeczywistym rozmiarze; mogą wydrukować je w rozmiarze, który sobie poradzą, i użyć soczewek do ogniskowania tego obrazu na krzemie.

Komentarze

• Tranzystor jest tworzony, gdy promienie światła w kształcie tranzystorów pada na krzemowe płytki, czy to prawda?
• Zasadniczo tak. Proces powtarza się kilka razy, aby uzyskać różne funkcje, więc ' nie ma obrazu " w kształcie tranzystora ".
• A ponieważ ' jest fotograficzne, dosłownie wszystko może być efektywne " wycinanie " narzędzia, nawet drobinek kurzu lub kłaczków. I tak surowe tolerancje są raczej szerokie. Dlatego każda matryca musi zostać przetestowana, zanim zostanie zapakowana.
• Jak rozumiem, mają maszyny filtrujące powietrze krążące po obiektach, które wytwarzają mikroczipy. Jestem zakłopotany tym, co powiedziałeś ", głównie obwody 2D, ale komponenty są zdecydowanie 3D ", co oznacza, że sama płyta jest oczywiście 2D, ale kiedy proces nakładania warstw jest zakończony, ' ma liczne struktury 3D. Jak wygląda jedna ekspozycja na światło po drugiej nakładaniu warstw obwodu, jeśli ' jest tylko jedną warstwą krzemu? czy warstwa jest tylko terminem używanym do opisania kolejnych zmian dokonywanych przez różne wariancje / manipulacje światłem?
• Zaczyna się od krzemu, ale na wierzchu osadzają się lub rosną różne materiały, w tym tlenek bramki (dwutlenek krzemu wyhodowane na waflu w piekarniku), miedziany przewód łączący, wolfram przez wtyczki itp.