…

Современное производство процессоров иначе как произведением технологического искусство назвать просто язык не поворачивается.

Когда начинаешь разбираться с тем какое количество в ней тонкости элегантных технологических решений то просто взрывается мозг.

А теперь расскажем от двух важнейших этапах при производстве процессоров. Сейчас будем разбираться в травления и осаждения. Как мы уже не раз говорили транзистор основа всех процессоров но сам по себе одиночный транзистор мало что может современных чипах их миллиарды

Кроме того все эти ранзисторы надо друг другом связать в правильную последовательность то есть фактически проложить провода от одного транзистора к другому и также 3 4 5 и миллиарды только вдумайтесь вам надо в правильной последовательности связать миллиарды крошечных транзисторов и каждому входу подвести три провода сток-исток и затвор плюс ко всему сам транзистор это сложный сэндвич в котором в правильной последовательности опять же расположены полупроводники различных типов изоляторы и металлические контакты.

Давайте просто представим забыв о том что транзисторы в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса вы какой-нибудь flash и можете делать по 100 транзисторов в секунду знаете сколько у вас времени уйдет на создание одного типа м один от apple 5 лет на создание всего лишь одного типа от одного макбука в общем этот метод явно не подходит надо придумать что-то другое

Тут-то и приходит нам на помощь наша святая троица а именно процессы фотолитография травления и осаждения эти три типа процессов являются базой для создания всех современных процессоров и не только процессоров эти же процессы являются основой при создании экранов будь то у led или lcd матрица фотокамер различных модемов датчиков и здесь же мы просто напомним что литография позволяет получить нужный трехмерный рисунок на поверхности нашего чипа

давайте представим что создание транзисторы это как постройка дома для начала нужно разметить землю выяснить где будут коммуникации где фундамент это и есть фотография потом вы вызываете трактор который выкапывает для вас ровненько you траншею именно той геометрии который вы разметили это и есть травление то есть процесс удаления материалы и столько определенных областей чем глубже трактор копает тем глубже получится транши также исправления ну и наконец-то заливка бетоном нашего фундамента это и есть осаждение то есть получение в конце концов именно того фундамента который изначально был нанесен с помощью литографии комбинация этих процессов и создается наш дом мы размечаем участок травим и осуждаем где надо и наш дом растет слой за слоем так же как с транзисторами в результате получаем сложную слоистую структуру из разных материалов только стоит учесть одну деталь таких домов надо строить сотни миллиардов одновременно

посмотрите внимательно на эти фотографии полученные на электронном микроскопе

и так переходим к травлению как нам убрать некий материал трактором ведь не выкопаешь траншею в несколько нанометров целом есть два вида травления сухой и мокрый при использовании мокрого травление наш материал помещается специальную ванну или поливается сверху определенным раствором этот раствор химически реагируют и растворяет в тот материал который мы хотим убрать это и удаляет материал с поверхность

но у такого метода есть свои минусы которые при создании маленьких транзисторов очень важный жидкость затекает во все места ведь эта жидкость и травление происходит равномерно во все стороны не вертикально вниз как мы хотим это называется под травку под маску здесь маска закрывает на нашем чипе те участки которые мы не хотим удалить то есть травить

поэтому при производстве часто используют сухое травление но для этого нам нужно создать плазмы да да как и в экстремальный ультрафиолетовой литографии нам нужно прибегнуть к помощи 4 агрегатного состояния вещества только если там плазма нужно было для создания света с определенной длиной волны то здесь она нужна совсем для другого вентили плазма это не просто светящийся газ она полна различных частиц атомов электронов а также различных положительных и отрицательных ионов вот

в этих ионов и кроется ключевая особенность ведь и он и мало того что имеют какой-то заряд так ещё и очень реактивны а это нам и нужен сейчас объяснить поскольку и он имеют какой-то заряд то мы можем их направлять в нужное нам место просто приложив к нужному месту противоположный заряд то есть представим что наш регион и обладают положительным зарядом тогда мы к нашему чему прикладываем отрицательное напряжение и он и летят у него и более того мы можем регулировать с какой скоростью и оны будут биться а поверхность нашего чипа просто увеличиваем напряжение и он и летят быстрее и это и есть та самая ковровая бомбардировка ведь он и наши относительно тяжелые если подать достаточное напряжение то они врезаются в материалы как бомбы в землю и просто разносит всю его поверхность этот процесс кстати так и называется ионная бомбардировка поверхность это физическая составляющая плавно химического процесса травления материала но есть и химическое ведь как я уже говорил на шею он и очень активный если правильно подобрать газ из которого сделана наша плазма то и оны будут химически реагировать с материалом чипа и просто образовывать новые соединения которые будут просто улетать например при травление кремния или нитрида галлия применяют плазму из гексафторида серы в смеси с аргоном или кислородом при этом как в случае с жидким травлением те участки которые мы хотим сохранить мы можем покрыть специальной маской которая останется нетронутой в процессе сухого травления открытые участки просто улетят вот так путём игры с разными параметрами в процессе травления можно получать идеально гладкие вертикальные отверстие различные формы и глубины и более того травление можно осуществлять одновременно по всей поверхности пластины кремния так траншеями для нашего дома то есть транзистор разобрались теперь нужно залить фундамент сделать стены и проложить коммуникации для этого надо осадить различные материалы это могут быть как металл и например медь для контактов транзистора и виде электрики для изоляции в тех местах где нам надо ну или например нам нужно осадить другой тип полупроводника на чип как это делается в новых lcd-экраны где используются транзисторы на основе поликристаллического кремния и соседней транзистор на основе оксида индия цинка и галия

в принципе методов обсуждения целая куча но мы расскажем вам о двух основных и начнем самого взрывного представьте что вам надо нанести куда-то очень тонкий слой вольфрама просто отрезать и приклеить точно не получите напоминаю что мы тут говорим о контактах несколько единиц нанометров как это сделать и тут вы удивитесь что сам принцип не сильно отличается от того как вы наливаете холодное пиво в бокал в теплый летний денек ведь на холодном бокале тут же начинают образовываться капельки воды это конденсат пара из воздуха вот с вольфрамом надо сделать точно так же но тут есть одна проблема если для того чтобы образовался водяной пар нужно всего 100 градусов то вольфрама это почти 6 тысяч градусов пока его так разогреешь все вокруг уже расплавится как же его вообще испарить для этого надо прибегнуть к так называемым электронно-лучевая технология но по факту использует сфокусированный в одну точку луч электронов с очень большими энергиями а источником такого час зачастую тоже является вольфрамовой нити прям как в старых ламп на калине только тут она сильно толще на эту нить подается ток и она начинает во все стороны испускать электроны часть из них ускоряют до нескольких тысяч вольт и фокусируют в единую точку на поверхности того материала который мы хотим испарить в данном случае на вольфраме думали ли вы что с помощью лампочки ильича можно делать процессоры для новых айфонов так вот это .

может разогреваться до безумных температур таких высоких что даже вольфрам который является самым тугоплавким металлом в мире превращается в пар фактически локально формируется маленькая лужа вольфрама и часть этой луже испаряется этот пар летит и конденсируется на любой холодной поверхности в частности на нашем чепик zeon осаждается формирую необходимые нам контакты для наших транзисторов но это опять же физический процесс

а есть и химические когда как случае с травлением на поверхности нашего материала в нужных местах происходят специальные химические реакции хорошим примером такого процесса является так называемая химическое осаждение из газовой фазы она активно применяется не только для производства процессоров но и для создания органических светодиодов для гибких oled экран кстати все виды это один из методов выращивания искусственного алмаза который потом применяют например для алмазных резаком причем самое крутое что все эти процессы как осаждение так отравление можно проводить для нескольких пластин одновременно на каждой из которых сотни а то и тысячи процессоров и если бы не эта возможность то каждый процессор 100 бы просто баснословных денег конечно здесь мы обсуждали только базовые процессы но даже они дают нам понять какие невероятные технологии стоят за устройствами которыми мы пользуемся каждый день а ведь есть и другие потрясающие процессы на современных производствах например а там на слои вои осаждение которое позволяет получить идеальные пленки с возможностью контроля толщины до одного атома или процессы и он и имплантации также стоит отметить что для процессов которые мы сегодня обсуждали нужно создавать глубокий вакуум еще более глубокий чем в космосе