माइक्रोचिप पर सूक्ष्म ट्रांजिस्टर कैसे बनाए जाते हैं?

Question

एक माइक्रोचिप जैसा कुछ कैसे होता है जो पहले से ही छोटा है क्योंकि यह लाखों सूक्ष्म ट्रांजिस्टर को इतने सूक्ष्म पैमाने पर घर देने में सक्षम है? ऐसा लगता है कि मशीन के लिए इस तरह के एक करतब को इतना छोटा और कार्यात्मक बनाने में सक्षम होना चाहिए। हो सकता है कि मैं इस पर ज्यादा विचार कर रहा हूं या समझ की कमी है, लेकिन यह कैसे संभव है कि एक ट्रांजिस्टर इतना छोटा बनाया जाए जिसे नग्न आंखों से नहीं देखा जा सके। कौन सी मशीन ऐसा कर सकती थी? खासकर 60 के दशक में।

Comments

यह आपको आरंभ हो जाएगा: en.wikipedia.org/wiki/Semistory_device_fabrication

— Null

यह एक अच्छा वीडियो है जो डिज़ाइन से पैकेजिंग तक दिखा रहा है: youtube.com/watch?v=qm67wbB5GmI 60 के दशक के आधुनिक दिनों में नहीं।

— स्टेट मशीन

1960 के दशक में लाखों (एक समय में) ट्रांजिस्टर नहीं बने थे, एक समय में दसियों या सैकड़ों की तरह। इस ग्रह पर हर व्यक्ति के लिए अब लाखों की संख्या में ट्रांजिस्टर हैं।

— स्पीहरो पेफेनी

इंटेल का यह Youtube वीडियो रुचि का हो सकता है। यह कड़ाई से दृश्य है: youtu.be/d9SWNLZvA8g

— JYelton

वे वीडियो वास्तव में भद्दे हैं। यदि आप कुछ ऐसा देखना चाहते हैं, जिसमें लगभग मार्केटिंग मुंबो जंबो नहीं है, तो मेरे द्वारा लिंक किए गए वीडियो पर एक नज़र डालें - वे पुराने हैं, लेकिन वास्तव में शैक्षिक हैं।

— अलेक्स.फोर्निच

Answer 1

माइक्रोचिप्स बहुत व्यापक प्रक्रिया चरणों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। प्रत्येक चरण में मूल रूप से दो मुख्य घटक होते हैं - जिन क्षेत्रों को संचालित करने के लिए मास्किंग करना और फिर उन क्षेत्रों पर कुछ ऑपरेशन करना। मास्किंग कदम कई अलग-अलग तकनीकों के साथ किया जा सकता है। सबसे आम को फोटोलिथोग्राफी कहा जाता है। इस प्रक्रिया में, वेफर को प्रकाश संश्लेषक रसायन की एक बहुत पतली परत के साथ लेपित किया जाता है। इस परत को तब बहुत जटिल पैटर्न में उजागर किया जाता है जिसे शॉर्ट वेवलेंथ लाइट के साथ मास्क से बंद किया जाता है। प्रयुक्त मास्क का सेट चिप डिजाइन को निर्धारित करता है, वे चिप डिजाइन प्रक्रिया के अंतिम उत्पाद हैं। फ़ीचर आकार जिसे वफ़र पर फोटोरिस्ट कोटिंग पर पेश किया जा सकता है, इसका उपयोग प्रकाश की तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक बार जब फोटोरेसिस्ट उजागर हो जाता है, तो इसे अंतर्निहित सतह को उजागर करने के लिए विकसित किया जाता है। उजागर क्षेत्रों को अन्य प्रक्रियाओं द्वारा संचालित किया जा सकता है - जैसे नक़्क़ाशी, आयन आरोपण, आदि। यदि फोटोलिथोग्राफी में पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन नहीं है, तो एक और तकनीक है जो एक ही चीज़ करने के लिए फोकस्ड इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करती है। लाभ यह है कि कोई मास्क आवश्यक नहीं है क्योंकि ज्यामिति को मशीन में क्रमादेशित किया जाता है, हालांकि यह बहुत धीमी है क्योंकि बीम (या कई बीम) को प्रत्येक व्यक्तिगत विशेषता का पता लगाना चाहिए।

ट्रांजिस्टर स्वयं कई परतों से निर्मित होते हैं। इन दिनों अधिकांश चिप्स CMOS हैं, इसलिए मैं संक्षेप में बताऊंगा कि MOSFET ट्रांजिस्टर कैसे बनाया जाता है। इस विधि को 'सेल्फ-एलाइड गेट' विधि कहा जाता है क्योंकि स्रोत और नाली से पहले गेट को नीचे रखा जाता है ताकि गेट में किसी भी तरह की गड़बड़ी की भरपाई हो सके। पहला कदम कुओं को रखना है जिसमें ट्रांजिस्टर रखे गए हैं। कुएं ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए सिलिकॉन को सही प्रकार में परिवर्तित करते हैं (आपको P प्रकार के सिलिकॉन पर N चैनल MOSFET, और N प्रकार सिलिकॉन पर P चैनल MOSFET बनाने की आवश्यकता होती है)। यह फोटोरेसिस्ट की एक परत बिछाने और फिर आयन आरोपण का उपयोग करके उजागर क्षेत्रों में वेफर में मजबूर करने के लिए किया जाता है। फिर वेफर के ऊपर गेट ऑक्साइड उगाया जाता है। सिलिकॉन चिप्स पर, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला ऑक्साइड सिलिकॉन डाइऑक्साइड - ग्लास है। यह उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के साथ एक ओवन में चिप को बेक करके किया जाता है। फिर ऑक्साइड के ऊपर पॉलीसिलिकॉन या धातु की परत चढ़ाया जाता है। इस परत के बनने के बाद गेट बनेगा। इसके बाद, एक फोटोरसिस्ट परत को नीचे रखा जाता है और उजागर किया जाता है। ट्रांजिस्टर फाटकों को छोड़कर, उजागर क्षेत्रों को खोदा गया है। इसके बाद, ट्रांजिस्टर स्रोतों और नालियों के लिए क्षेत्रों को बंद करने के लिए फोटोलिथोग्राफी के एक और दौर का उपयोग किया जाता है। आयन आरोपण का उपयोग उजागर क्षेत्रों में स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड बनाने के लिए किया जाता है। गेट इलेक्ट्रोड ही ट्रांजिस्टर चैनल के लिए एक मुखौटा के रूप में कार्य करता है, यह सुनिश्चित करता है कि स्रोत और नाली को गेट इलेक्ट्रोड के किनारे तक डोप किया गया है। फिर वेफर को बेक किया जाता है ताकि प्रत्यारोपित आयन गेट इलेक्ट्रोड के नीचे अपने तरीके से काम करें। इसके बाद,

मैंने कुछ अच्छे वीडियो खोद लिए हैं जो वास्तव में शैक्षिक वीडियो हैं और पीआर वीडियो नहीं:

http://www.youtube.com/watch?v=35jWSQXku74

http://www.youtube.com/watch?v=z47Gv2cdFtA

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प्रकाश की अनिवार्य रूप से तरंग दैर्ध्य और आयनों के हेरफेर और उस के किसी भी ढाल माइक्रोचिप्स बनाने के लिए महत्वपूर्ण है?

— फू फाइटर

राइट, वेफर की सतह पर पैटर्न को प्रोजेक्ट करने के लिए प्रकाश का उपयोग किया जाता है, इसलिए तरंग दैर्ध्य कम होना चाहिए ताकि विशेषताएं तेज हो। फिर आयनों का उपयोग सेमीकंडक्टर के चरित्र को बदलने के लिए किया जाता है ताकि पीएन जंक्शनों के सभी को बनाया जा सके जो ट्रांजिस्टर को काम करते हैं।

— alex.forencich

मुझे इस बात की हैरानी है कि इस बात की जानकारी कितनी ठोस / समझदारी से है, आप जानकारी को बहुत अच्छी तरह से प्रस्तुत करते हैं और इसके लिए मैं आपको धन्यवाद देता हूं।

— फू फाइटर

Answer 2

यह एक फोटोग्राफिक प्रक्रिया है, जो अलग-अलग प्रदर्शन और विकास चरणों के साथ फिल्म कैमरा के कुछ तरीकों से मिलती-जुलती है। उन्हें वास्तविक आकार में सुविधाओं को प्रिंट करने की आवश्यकता नहीं है; वे उन्हें एक आकार में मुद्रित कर सकते हैं जो वे उस छवि पर ध्यान केंद्रित करने के लिए लेंस को संभाल और उपयोग कर सकते हैं।

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ट्रांजिस्टर तब बनाया जाता है जब ट्रांजिस्टर के आकार में प्रकाश की किरणें सिलिकॉन वेफर्स पर चमकती हैं, क्या यह सही है?

— फू फाइटर

असल में, हाँ। विभिन्न विशेषताओं को बनाने के लिए प्रक्रिया कई बार दोहराती है, इसलिए "एक ट्रांजिस्टर के आकार में" कोई एक छवि नहीं है।

— एरोनड

सभी बीम एकल ट्रांजिस्टर बनाने के लिए थे। क्या ये सभी ट्रांजिस्टर माइक्रोचिप के लिए समान हैं?

— फू फाइटर

नहीं। कुछ FET के हो सकते हैं, कुछ BJT के हो सकते हैं, कुछ प्रतिरोधक हो सकते हैं, या कम मूल्य के कैपेसिटर भी हो सकते हैं। यहां तक ​​कि अगर सर्किट ज्यादातर 2 डी है, तो घटक निश्चित रूप से 3 डी हैं। प्रत्येक परत को एक एक्सपोज़र के रूप में किया जाता है जो संपूर्ण वेफर को कवर करता है, या कम से कम एक बड़े क्षेत्र में खुद को सुविधाओं की तुलना में।

— एरोनडी

और क्योंकि यह फोटोग्राफिक है, शाब्दिक रूप से कुछ भी एक प्रभावी "कटिंग" उपकरण हो सकता है, यहां तक ​​कि धूल या लिंट का एक स्पेक भी। और कच्ची सहनशीलता वैसे भी व्यापक होती है। ताकि पैक होने से पहले हर डाई का परीक्षण किया जा सके।

— एरोनड