Технологический процесс (электронная литографическая промышленность, техпроцесс ,мкм, nm/нм; tecnology node, process tecnology — eng.) – свод норм для изготовления полупроводниковых (п/п) микросхем. В частности, самой важной характеристикой является размер полупроводниковых элементов, которые состоят из транзисторов, ключей, диодов и других элементов.
Измеряются эти элементы в микронах (мкм, микрометр) и нанометрах (нм, nm). Чем меньше базовые элементы, тем лучше их характеристики.
Преимущества более «тонкого» техпроцесса:
· Меньшее тепловыделение. Получается это за счёт уменьшения размеров дорожек, разводки, затворов и требуемых токов для нормального функционирования. Также из-за меньших токов утечки.
· Большее количество транзисторов, которые можно «упаковать» в одном и том же пространстве более компактно, и создавать чипы меньше. При этом более технологичные, с большим количеством элементов.
· Меньшее потребление энергии. Чем меньше элементы, тем меньшие токи нужны для управления ими.
· Меньшая стоимость производства. Чем меньше чипы по размеру, тем больше чипов можно разместить на полупроводниковых пластинах. Это увеличивает количество готовых продуктов при тех же затратах.
Этапы производства микрочипов:
1. Сначала выращивают кристаллический кремний и формируют его форму для распиливания на круглые пластины.
2. Далее следует точная подгонка размеров пластин и проверки их на чистоту с последующим очищением и полировкой газом и жидкостями иили плазмохимическими методами.
3. Далее следует эпитаксиальное нанесение равномерного слоя подобного подложке вещества на атомном уровне, которое служит как фундамент и выравнивающий, общий уровень. Так же применяется маскирующий слой, который защищает нанесённый слой атомов кремния от воздействий на следующих этапах.
4. Следующий шаг – фотолитография. Под действием специального излучения с разной длинной волн, на поверхности пластины, появляются химические маркеры, которые войдут в реакцию с последующими активными веществами.
5. Химическим методом и методом диффузии, под действием активных веществ (фосфор, бор), образуются p— и n— области, микро-переходы и желобки, которые станут будущими элементами.
6. Следует фотолитографическая обработка в слое оксида определённых участков, которая даст маркеры (легированные участки) для нанесения металлических элементов (разводка, контакты), методом вакуумного металлизирования. Излишки металла удаляются, а тот который нанесён правильно, термически закрепляют (впаивают). Таким образом, образуются готовые элементы микрочипа.
7. Нанесение, нужного количества уровней диэлектрика и металла с последующей фотолитографией и обработкой (слоёв может быть сколько угодно, всё зависит от допустимой высоты). Над самым верхним слоем, наносятся несколько слоёв металла и диэлектрика для защиты и правильного рассеивания тепла.
8. Пассивация пластины, тесты, нарезка на микрочипы, монтаж на корпус процессора и соединение выводов, отбраковка.
Место производства, чистые комнаты.
Для производства микросхем, применяются специальные «чистые комнаты» с фильтрами и статическими механизмами для удержания мелких частиц пыли, волос, пуха & etc. Так как даже пылинка, попавшая на микрочип в процессе производства, может нарушить его работу, не говоря уже о волосах и пухе.
Перед входом, рабочие надевают специальные костюмы, очки и шапки, а также проходят специальные процедуры очистки.
К тому же все сотрудники дышат через специальные фильтры, чтобы полностью исключить источники инородных объектов.
Самые крупные мощности литографических производств имеются у крупнейших компаний подрядчиков: TSMC и GlobalFoundries. Крупную долю на мировом рынке производства микрочипов имеет Intel, но компания занимается производством чипов только для своих нужд. Возможно в будущем данный подход изменится. Дружественным компаниям, Intel всё же оказывает контрактные услуги, но в основном только акционерам.
Компания Intel, первой планирует запустить производство микрочипов с применением трёхмерных транзисторов (3G, FinFET).
______
С переходом на всё более тонкий техпроцесс, производителям приходится вкладывать всё больше средств на разработку методов реализации нового техпроцесса. Также уходит больше времени на строительство новых фабрик для производства.
Поэтому, многие производители объединяются в группы и совместно вкладывают средства в разработку техпроцессов и строительство новых фабрик.
В сокращении издержек, также помог бы переход на более крупные пластины 450 мм, но это потребует строительства большинства фабрик с нуля и производства совершенно нового оборудования, что затратно. Переход планируется в 2012-13 году.
