Wie werden Kreuzungslinien auf Mikrochips implementiert?

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Ich habe mir immer vorgestellt, dass die Herstellung von photolithografischen Mikrochips ein 2D-Schichterstellungsprozess ohne Schichtung ist, wodurch ein topologisches Problem für die Schaltung entsteht, wenn Sie oder , was sicherlich für alle nicht trivialen Fälle der Fall wäre Design.K3,3K5

Und es gibt Papiere, die über die Herstellung von "3D" -Chips mit mehreren Schichten sprechen, um Platz zu sparen und damit die Verwirrung zu vergrößern.

Ja, das ist traurig, aber das habe ich in der Schule gelernt, ein paar mysteriöse Rätsel. Es ist kein Wunder, dass Menschen Verschwörungstheorien über Außerirdische aufstellen, die uns diese Technologien anbieten.

Wie können wir also komplexe Prozessoren und Chips nur mit einer 2D-Topologie erstellen?

Archimedix
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Weitere Bilder der Metallschichten . FWIW, wir wurden über mehrere Metallschichten unterrichtet, und mein Hauptfach war nicht einmal in Elektronik.
Roman Starkov

Antworten:

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Es stellt sich heraus , dass es sind Schichten, aber die Leute manchmal diejenigen überspringen , wenn darüber reden , wie ein Mikrochip funktioniert.

Der Prozess, der Ebenen einführt, wird als Back End of Line oder BEOL bezeichnet .

Es funktioniert im Grunde so:

  • Erstellen Sie die 2D-Chipschicht mithilfe der Fotolithografie
  • Tragen Sie eine Isolierschicht auf
  • Bohren Sie Löcher in diese Schicht
  • Tragen Sie eine leitende Schicht auf, füllen Sie auch die erzeugten Löcher und erstellen Sie Schaltungspfade oder Verbindungen
  • Wiederholen Sie diese Schritte so oft wie nötig, und Ihr Herstellungsprozess und möglicherweise andere Überlegungen, wie z. B. das thermische Design, lassen dies zu
Archimedix
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"Oder wie eine Katze auseinander zu nehmen, um zu sehen, wie sie leben kann." : D
Doombot
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Ziehen Sie in Betracht, die Snarkyness aus Ihrer Antwort zu entfernen. Ohne die Snarkyness wäre es besser. In meinem Studium haben wir definitiv behandelt, wie Chips hergestellt werden. Ihre eigenen Erfahrungen unterscheiden sich deutlich.
Lyndon White
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Es gab immer mindestens zwei leitende Schichten auf Chips, die zum Leiten von Signalen verwendet werden können - das Silizium selbst und mindestens eine Metallschicht.

In den frühesten Herstellungsprozessen, die nur eine Metallschicht aufwiesen, konnten "Jumper", die das Überqueren von Signalen ermöglichen, entweder durch Diffusion oder Implantation eines leitenden Pfades in das Bulk-Silizium oder durch Erstellen eines Pfades im "Poly" (polykristallines Silizium) erzeugt werden ) Schicht, die in einigen Prozessen für die MOSFET-Gates verwendet wurde. Durchkontaktierungen (Löcher) in der isolierenden Siliziumoxidschicht ließen bei Bedarf Strom zwischen den Schichten fließen.

Moderne Chips, insbesondere Hochleistungs-Logikchips mit hoher Dichte, weisen viele Metall- und Oxidschichten auf - 6 oder 8 oder mehr, ähnlich einer mehrschichtigen Leiterplatte.

Dave Tweed
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Hier ist SEM (Rasterelektronenmikroskopaufnahme), die einen Querschnitt über die Breite einiger Transistoren zeigt.

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Die Beschriftungen auf der rechten Seite geben die Funktion / Position im Stapel an. Etiketten auf der linken Seite sind Materialien.

Die schwarze vertikale Struktur, die das Tor mit der 1. Metallschicht verbindet, wird als Kontakt bezeichnet. Es besteht aus einer Titan-Keimschicht, einer TiN-Barriereschicht und einem Wolframpfropfen.

Zwischenschicht-Via zwischen M !, M2, M3 und M4 sind nicht dargestellt.

Als Bonus hat diese Struktur etwas sehr Ungewöhnliches. Kann jemand sagen, was es ist? Antwort in den Kommentaren.

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Nun, die Grabenisolation kann für einige von uns als sehr ungewöhnlich angesehen werden. Andere, wahrscheinlich nicht :-P
user49628
Hinweis für alle, die suchen: Dies ist eine ziemlich alte Herstellungstechnologie - wahrscheinlich 10-15 Jahre oder so. Aluminiummetall- und Wolframstopfen werden seit Jahren nicht mehr in den meisten neuen Fertigungen verwendet. Erwarten Sie in einem aktuellen Prozess Kupfer sowohl für die Metallschichten als auch für die Zwischenschichtverbindungen.
Jerry Coffin
@ JerryCoffin das ist richtig
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@JerryCoffin Der Übergang erfolgte um den 130-nm-Knoten und variierte je nach Unternehmen / Prozess. Abgesehen davon gibt es noch einige Fabriken, die diese Prozesse für MEMs, Sensoren, Automobilindustrie und Hochspannung ausführen. Es ist also nicht veraltet. Nur nicht das, was für SOCs, Prozessoren und Speicher verwendet wird.
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