Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
autor: Tomáš Šulc , publikováno 30.3.2015
Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů

Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou třeba procesory nebo GPU, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Už jsme si popsali, jak funguje tranzistor a ukázali základní kroky výroby tranzistoru na waferu. Dnes si rozebereme fotolitografii nebo iontovou implantaci a popíšeme i další kroky v tomto zajímavém procesu.


Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
řez integrovaným obvodem se zvýrazněnými propojovacími vrstvami (zdroj: lamresearch.com)

Vytvořením kontaktů jsme dokončili popis všech technologií, které se používají pro vytvoření samotných polovodičových součástek. Proces výroby integrovaného obvodu tím však ani zdaleka nekončí. Další potřebnou operací je vytvoření sítě vodičů, která zapojí vytvořené tranzistory a další vyrobené součástky do požadovaného obvodu.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
struktura vodičů v propojovacích vrstvách; všimněte si rovnoběžnosti vodičů v každé vrstvě a otočení o 90° mezi vrstvami (zdroj: wikipedia.org)

Moderní integrované obvody používají mnoho vrstev kovových propojů. Nejsložitější obvody současnosti, kterými jsou například procesory, jich mají až několik desítek (Intel ve svých marketingových materiálech uvádí až 30, dle mého názoru však jde o nadsazené číslo). Aby se inženýři při navrhování takto složité sítě neztratili a bylo možné ji spolehlivě vyrábět, platí pravidlo, že všechny vodiče v jedné vrstvě musí být rovnoběžné a okolní vrstvy mají vodiče otočené o 90°. Nutností jsou samozřejmě vodivá propojení mezi jednotlivými vrstvami.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
zdroj: moodle.insa-toulouse.fr

Vodivá propojení součástek (metalizace) se z podstaty věci vyrábí po vrstvách od nejnižší po nejvyšší. Jak už bylo řečeno v předchozím textu, v minulosti se vodivá propojení vyráběla z hliníku, v současnosti je to pak měď. Vzájemná izolace vodivých propojení je zajištěna vyplněným volného prostoru dielektriky. V minulosti se používala dielektrika oxidů křemíku, dnes jsou to především speciální low-k dielektrika.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
vytváření metalizace metodou chemické depozice z plynné fáze (zdroj: manmadediamondinfo.com)

Výroba jednotlivých vrstev metalizace záleží na typu dielektrika a kovu, ze kterého se metalizace vyrábí. Obecně však lze říct, že kov lze deponovat (nanášet) metodami vakuového napařování nebo katodového naprašování, které jsem popsal v minulé kapitole. Dielektrika pak bývají často kapalná a nanášejí se podobně jako fotorezist při litografii na otáčející se podložce a následně se zahřátím vytvrzují. Alternativní metodou nanášení je chemická depozice z plynné fáze. Tou se dají nanášet jak vrstvy dielektrika, tak kovu.

Ve všech způsobech nanášení se dielektrikem nebo kovem zakryje celý povrch waferu. Je proto nutné použít fotolitografii nebo chemicko-mechanickou planarizaci (broušení a leštění waferu, tuto metodu používá ji například Intel) a vytvořit pomocí ní požadovaný motiv. Výše uvedenými způsoby se tak postupně nanesou všechny vrstvy kovu a dielektrika tvořící kompletní vodivou strukturu včetně všech propojů mezi jednotlivými vrstvami.

Po vytvoření poslední vodivé vrstvy je na povrch waferu nanesena ještě závěrečná ochranná pasivační vrstva.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
96 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 45.6Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.