Cum sunt fabricate tranzistoarele microscopice pe microcipuri?

Microcipurile sunt realizate folosind o foarte mare varietate de pași de proces. În esență, există două componente principale la fiecare pas – mascarea zonelor pe care să le operați și apoi efectuarea unor operații pe acele zone. Pasul de mascare poate fi realizat cu mai multe tehnici diferite. Cea mai comună se numește fotolitografie. În acest proces, napolitana este acoperită cu un strat foarte subțire de substanță chimică fotosensibilă. Acest strat este apoi expus într-un model foarte complicat care este proiectat de pe o mască cu lumină de lungime de undă scurtă. Setul de măști utilizate determină proiectarea cipului, acestea sunt produsul final al procesului de proiectare a cipului. Dimensiunea caracteristicii care poate fi proiectat pe stratul de fotorezistent pe napolitane este determinat de lungimea de undă a luminii utilizate. Odată ce fotorezistentul este expus, acesta este apoi dezvoltat pentru a expune suprafața subiacentă. Zonele expuse pot fi acționate prin alte procese – de exemplu, gravarea, implantarea ionului etc. Dacă fotolitografia nu are suficientă rezoluție, atunci există o altă tehnică care folosește fascicule de electroni focalizați pentru a face același lucru. Avantajul este că nu sunt necesare măști, deoarece geometria este pur și simplu programată în mașină, totuși este mult mai lentă. deoarece fasciculul (sau mai multe fascicule) trebuie să identifice fiecare caracteristică individuală.

Tranzistoarele în sine sunt construite din mai multe straturi. Majoritatea cipurilor de astăzi sunt CMOS, așa că voi descrie pe scurt ibe cum să construiesc un tranzistor MOSFET. Această metodă se numește metoda „poartă auto-aliniată”, deoarece poarta este așezată înaintea sursei și se scurge, astfel încât orice nealiniere din poartă să fie compensată. Primul pas este stabilirea puțurilor în care sunt plasate tranzistoarele. Puțurile transformă siliciul în tipul corect pentru construirea tranzistorului (trebuie să construiți un MOSFET cu canal N pe siliciu de tip P și un MOSFET cu canal P pe siliciu de tip N). Acest lucru se realizează prin stabilirea unui strat de rezistență fotorezistentă și apoi folosirea implantării ionice pentru a forța ionii în napolitane în zonele expuse. Apoi oxidul de poartă este crescut deasupra napolitanei. Pe cipurile de siliciu, oxidul utilizat este în general dioxid de siliciu – sticlă. Acest lucru se face prin coacerea cipului într-un cuptor cu oxigen la temperatură ridicată. Apoi, un strat de polisilicon sau metal este așezat în partea de sus a oxidului. Acest strat va forma poarta după ce este gravat. Apoi, un strat fotorezistent este așezat și expus. Zonele expuse sunt gravate, lăsând porțile tranzistorului. Apoi, o altă rundă de fotolitografie este utilizată pentru a masca regiunile pentru sursele și canalele de tranzistor. Implantarea de ioni este utilizată pentru a crea sursa și drenarea electrozilor în zonele expuse. Electrodul de poartă în sine acționează ca o mască pentru canalul tranzistorului, asigurându-se că sursa și drenajul sunt dopate exact la marginea electrodului de poartă. Apoi, napolitana este coaptă, astfel încât ionii implantați să funcționeze ușor sub electrodul porții. După aceasta, tranzistoarele sunt complete, iar straturile de cablare sunt construite unul după altul.

Am dezgropat câteva videoclipuri decente care sunt, de fapt, videoclipuri educaționale și nu videoclipuri PR:

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

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

Comentarii

• În esență, lungimile de undă ale luminii și manipularea ionilor și orice gradient al acestora este cheia creării microcipurilor?
• Corect, lumina este utilizată pentru a proiecta modelul pe suprafața napolitanei, astfel încât lungimea de undă trebuie să fie suficient de scurtă, astfel încât caracteristicile să fie clare. Apoi, ionii sunt folosiți pentru a schimba caracterul semiconductorului pentru a crea toate joncțiunile pn care fac tranzistorii să funcționeze.
• Sunt surprins de cât de tangibilă / inteligibilă este informația acestui lucru, prezentați informațiile foarte bine și vă mulțumesc pentru asta.

Este un proces fotografic, similar în anumite privințe la un aparat de filmat cu expunere separată și pași de dezvoltare. Nu trebuie să imprime caracteristicile în dimensiunea reală; le pot imprima într-o dimensiune pe care o pot manipula și utiliza lentile pentru a focaliza acea imagine pe siliciu.

Comentarii

• Tranzistorul este creat atunci când fasciculele de lumină în formă de tranzistoare strălucește pe napolitele din siliciu, nu-i așa?
• Practic, da. Procesul se repetă de mai multe ori pentru a face diferitele caracteristici, deci nu există ' nicio imagine " în formă de tranzistor ".
• Și pentru că este ' fotografic, literalmente orice poate fi un " instrument de tăiere ", chiar și un fir de praf sau scame. Și toleranțele brute tind să fie oricum destul de largi. Deci, fiecare matriță trebuie testată înainte de a fi ambalată.
• După cum înțeleg, au mașini de filtrare a aerului care înconjoară constant instalațiile care produc microcipuri. Sunt nedumerit de ceea ce ai spus " circuite mai ales 2D, dar componentele sunt cu siguranță 3D " ceea ce înseamnă că placa în sine este, desigur, 2D, dar când procesul de stratificare este finalizat, ' are numeroase structuri 3D. Cum este o expunere la lumină după alta stratificarea circuitului dacă ' este doar un singur strat de siliciu? este un strat doar termenul folosit pentru a descrie modificările consecutive făcute de diferite varianțe / manipulări ale luminii?
• Începe cu siliciu, dar diferite materiale sunt depuse sau crescute deasupra, inclusiv oxidul de poartă (dioxid de siliciu crescut pe napolitane într-un cuptor), sârmă de interconectare din cupru, tungsten prin dopuri etc.