Как делают микросхемы?

[Rembo]

Здравствуйте, уважаемые знатоки Мне тут интересно стало, как же все таки делаются микросхемы? Появилось много вопросов... Я вот даже представить себе не могу: как маленькая пластинка, называемая процессором компьютера, умеет, например, выполнять сложные математические выражения, запускать игры и т.д... На тему "как делают микросхемы" я искал в интернете и кое-что узнал, например, что вроде благодаря, так называемого программатора, можно самому делать микросхемы... В интернете есть конечно информация, но хотелось бы поговорить на эту тему с настоящими людьми Люди, кто разбирается в этом деле, расскажите для начала вкратце, как делают микросхемы? Спасибо!

[Alex Cones]

http://www.intel.com/cd/corporate/mu...rus/359584.htm Это как делают.
Общая инфа

[NITRO2025]

Вот как это делается...

Поскольку микросхема создается на поверхности пластины, технология ее изготовления называется планарной (от англ. "planar" — "плоский"). Ее основу составляет литография. Название "литография" происходит от греческих слов "литос" — камень и "графо" — пишу, что дословно означает "писать на камне". Литография в микроэлектронике — это действительно способ формирования заданного рисунка (рельефа) в слое полупроводника.

Изготовление, или "выращивание", интегральной микросхемы включает в себя несколько основных этапов:

1. Подготовка подложки

Подложкой обычно является пластина кристалла кремния (Si) - самого распространенного полупроводника на Земле. Обычно пластина имеет форму диска диаметром 200 мм и толщиной менее миллиметра. Получают ее разрезанием цилиндрического монокристалла.

Так как свойства полупроводникового кристалла сильно зависят от направления (вдоль или поперек кристалла), то перед тем как нарезать кристалл на пластины, его свойства измеряют во всех направлениях и ориентируют нужным образом.

Для резки монокристаллов на пластины применяются диски с режущей кромкой, покрытой алмазной крошкой размером 4060 микрон, поэтому после резки пластины получаются шероховатыми, на них остаются царапины, трещины и другие дефекты, нарушающие однородность структуры приповерхностного слоя и его физико-химические свойства. Чтобы восстановить поверхностный слой, пластину тщательно шлифуют и полируют.

Все процессы по обработке полупроводниковых пластин проводятся в условиях вакуумной гигиены в специальных помещениях со сверхчистой атмосферой. В противном случае пыль может осесть на пластину и нарушить элементы и соединения микросхемы (гораздо меньшие по размерам, чем сама пыль).

Очищенная кремниевая пластина подвергается так называемому оксидированию (или окислению) - воздействию на заготовку кислородом, которое происходит под высокой температурой (1000°С).

Таким образом на поверхности заготовки создается тончайший слой диоксида кремния SiC^. Регулируя время воздействия кислорода и температуру кремниевой подложки, можно легко сформировать слой оксида нужной толщины.

Диоксидная пленка отличается очень высокой химической стойкостью, большой прочностью и обладает свойствами хорошего диэлектрика, что обеспечивает надежную изоляцию находящегося под ним кремния и защищает его от нежелательных воздействий в ходе дальнейшей обработки.

2. Нанесение фоторезиста

Если некоторые области кремния, лежащие под слоем оксида, необходимо подвергнуть обработке, то оксид надо предварительно удалить с соответствующих участков. Для этого на диоксидную пленку наносится слой фоторезиста.

Фоторезист — это светочувствительный материал, который после облучения становится растворимым в определенных химических веществах. Фотошаблон представляет собой пластинку, состоящую из прозрачных и непрозрачных участков, и играет роль трафарета.



3. Экспонирование

На следующем этапе — экспонировании — пластину с наложенным на нее фотошаблоном подвергают действию излучения. Фоторезист, расположенный под прозрачными участками фотошаблона, засвечивается.

В результате засвеченный слой, чьи структура и химические свойства изменились под действием излучения, а также находящийся под ним слой диоксида кремния могут быть удалены с помощью химикатов (каждый слой - своим химикатом).

[Utkin]

Ваша информация ошибочна. С помощью программатора их программируют (и то не все можно). Микросхемы делают на заводах и фабриках (а Вы где думали?). Примерно так: Берется большой плоский лист кремния (или другого материала - например сапфир) - на него наносится рисунок из различных других веществ - главным образом металлов и полупроводников. Затем разрезают на кучу квадратиков, затем запаковывают в корпус (тоже вариантов много: пластмасса, металл, керамика и пр.). Ну там выводы приваривают (см. в гугле ультрозвуковая сварка). Примерно таким образом. Основная проблема при создании нового типа микросхем это получение специальной пленки-шаблона. Что-то вроде негатива - различные материалы на пластину кремния наносятся наподобе проявления фотографии. А имея нужный шаблон уже пофигу - завод нашлепает Вам кучу таких микросхем - хоть миллион, хоть миллиард. Поэтому микросхема это довольно-таки необычный продукт -его цена определяется не стоимостью материалов, а различного рода лицензиями и стоимостью инженерных решений.

[NITRO2025]

4. Травление

Удаление облученного фоторезиста и оксидной пленки называется травлением. Этот процесс необходим, чтобы вскрыть окно для доступа к материалу подложки. Травление может быть химическим "мокрым" или плазменным "сухим". Химическое жидкостное травление основано на растворении химическими веществами не защищенных фоторезистивной маской участков обвазиа. Более эффективными являются "сухие" методы обработки, основанные на взаимодействии газозарядной плазмы с поверхностным слоем материала. Кроме того, существует ионное, ион-но-химическое и плазмохи-мическое травление. Результатом травления является полное удаление материала на участках, не защищенных фоторезистом.


5. Заключительным этапом формирования микросхемы являются процессы эпитаксии, диффузии и металлизации.

Эпитаксией называют ориентированное наращивание слоев вещества с воспроизведением кристаллической структуры подложки. Его производят в особом реакторе. Эпитаксия позволяет создавать равномерные атомные слои на пластине.


Диффузию используют для создания р- и n-областей. Для этого в кремний в качестве акцептора вносят бор (B), а в качестве доноров — фосфор (P) и мышьяк (As). Процесс заключается в нагреве пластины и внедрении в нее ионов с высокой энергией.

Металлизация завершает изготовление чипа. В ходе этого процесса осаждаются тонкие металлические пленки из алюминия, золота или никеля, которые образуют электрические соединения между активными областями и приборами на кристалле- те токопроводящие линии и контактные площадки, которые мы можем наблюдать на любой микросхеме.

Итак, процесс изготовления микросхем включает несколько технологических этапов: очистка, окисление, литография, травление, диффузия, осаждение и металлизация.

Информация взята с :
http://nanovsem.ru/index.php?option=...d=78&Itemid=32

[Levsha100]

С помощью программатора только программируют микросхемы, т.е. зашивают в специальную память(и спец регистры) программу/данные(если не говорить, конечно, о ПЛИС).
Далее микросхемы состоят из элементарных блоков- транзисторов+резисторов(в основном) которые образуют логические элементы из которых состоят уже различные триггеры/регистры/АЛУ/шифраторы/дешифраторы(список можно продолжать до бесконечности) а уже из этих элементов складываються целые процессоры.
Это в основном. Могу подкинуть книги по радиоэлектронике, если хотите.

[Rembo]

Хм... Ну как микросхемы делаются я примерно понял... Расскажите пожалуйста поподробнее про программатор... Типо это такой аппарат, куда вставляют пустые микросхемы, затем на компьютере создают программу и записывают в микросхему? или нет?

Могу подкинуть книги по радиоэлектронике, если хотите

Ну если не трудно, подкиньте

[GUS]

Сложная ето штука, но процессор например, ето много-много маленьких транзисторов, на одной подложке (кремнии как уже сказалось).
Для пзу я так понимаю (из стаааарых книжек иликтроники) еще и ферит используеться (он имеет свойство быстро намагничиваться, держать долго заряд, и быстро размагничиваца. Тоесть 1 или 0).
А делаеться все травлением (вроде, но есть еще много способов).

Кстати есть такая микросхема древняя, к155ла3 (любимоя моя).
Так вод в ее корпусе 4 элемента "и - не". А в процессоре например таких около милиона

[Levsha100]

Вот сайт http://easyelectronics.ru, там автор очень хорошо объясняет основы электроники+ микропроцессорной техники+ там есть много хороших книг, могу порекомендовать “Электроника шаг за шагом” и “Основы цифровой электроники”. Вот.

Кстати есть такая микросхема древняя, к155ла3 (любимоя моя).

Знакомая штука ))) Сколько интересного на ней сделал....
Вы музыкальный инструмент случайно не делали?

А в процессоре например таких около милиона

Больше. Намного больше.
Кстати, кому интересно, то посмотрите сюда http://www.homebrewcpu.com/ . Это самодельный компьютер, как раз собран из подобных микросхем.

[NITRO2025]

Про программаторы можете почитать тут:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%...82%D0%BE%D1%80