Микропроцессоры

Микропроцессор – это процессор, выполненный в одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схемах, предназначен для обработки или передачи информации, иногда не имеет памяти и средств ввода/вывода данных.

Процессор полностью собирается на одном чипе из кремния, а электронные цепи создаются в несколько слоев.

Технология микропроцессоров включает следующие этапы производства:

1. Выращивание кремниевой заготовки и получение из нее пластин.

2. Шлифование кремниевых пластин.

3. Нанесение защитной пленки диэлектрика (оксид кремния SiO2).

4. Нанесение фоторезиста.

5. Литографический процесс.

6. Травление.

7. Диффузия.

8. Металлизация.

1) Выращивание кремниевой заготовки и получение из нее пластин. Процесс изготовление микропроцессора начинается с выращивания кремниевых монокристаллических болванок цилиндрической формы обязательно без примесей. Пластина из монокристалла вырезается таким образом, что ориентация кристаллической решетки относительно поверхности выдерживается в определенном направлении. Из такой заготовки нарезается круглая пластина («таблетка», вафля, облатка), толщина ее 0.2 – 1 мм, диаметр 5 – 20 см.

2) Поверхность пластины отполировывается до зеркального блеска.

3) Пластины помещаются в камеру, где при высоких температурах и давлении происходит проникновение кислорода в поверхностные слои пластины, что приводит к образованию поверхностной пленки диоксида кремния.

4) На поверхность пластины в нужных местах наносят слой фоторезиста. Фоторезист – это вещество, которое изменяет свои свойства под воздействием УФ излучений.

5) Пластина, покрытая фоторезистом по шаблону-маске облучается ультрафиолетом. УФ излучение проходит через шаблон и засвечивает только нужные участки поверхности фоторезиста.

6) Этот этап применяется с целью удаления пленки диоксида кремния. Используется метод травления, т.е. травление осуществляется с помощью ионизированного газа (плазмы) в строго вертикальном направлении. После травления удаляется оставшаяся часть фоторезиста.

7) На этом этапе происходит внедрение атомов примеси в кристаллическую решетку кремния. Применяют ионную имплантацию, при которой ионы нужной примеси излучаются высоковольтным ускорителем и проникают в поверхностные слои кремния. Этот этап завершается созданием необходимого слоя полупроводниковых структур, которые содержат десятки миллионов транзисторов.

8) Для того чтобы в нужной последовательности соединить транзисторы между собой проводниками используется несколько слоев металлизации. Для соединения транзисторов друг с другом создаются проводящие контакты стоков, истоков и затворов, для этого в нужных местах вытравливается диоксид кремния и заполняется атомами металла. Для создания очередного слоя на полученном рисунке схемы выращивается дополнительный тонкий слой диоксида кремния. Наносится слой проводящего металла, и слой фоторезиста т повторяются этапы с литографического процесса.

Процесс нанесения слоев заканчивается, когда схема собрана полностью. За один раз на «таблетке» создается несколько десятков процессоров. На следующем этапе они разделяются и тестируются. Прошедшая тестирования матрица помещается в прямоугольный керамический футляр, из которого выходят ножки - микроразьемы интерфейса процессора.

Дата добавления: 2015-08-18