उंगलियों पर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक तकनीक: मूर के नियम, विपणन चाल और क्यों नैनोमीटर अब समान नहीं हैं। भाग 1

10 एनएम आइसलेक की संभावित तस्वीर। स्रोत

प्रोसेसर बाजार पर अजीब चीजें हो रही हैं। इंटेल के व्यक्ति में विश्व नेता 10 एनएम विनिर्माण प्रक्रिया पर स्विच करने के प्रयासों में पांचवें वर्ष के लिए संघर्ष कर रहा है। प्रारंभ में, उन्होंने 2015 में 10 एनएम, फिर 2016, 2017 में संक्रमण की घोषणा की ... 2019 के यार्ड में, और श्रृंखला में इंटेल से 10 एनएम नहीं है। खैर, नहीं, कुछ प्रयोगात्मक / इंजीनियरिंग नमूने हैं, लेकिन एक उच्च उपज एक समस्या है। एक वास्तविक संक्रमण पहले से ही 2022 से पहले होने की उम्मीद नहीं है ।

दरअसल, यह बाजार में इंटेल प्रोसेसर की कमी का कारण था। इसे दूर करने के लिए, कंपनी संशोधित 14 एनएम प्रोसेसर (केवल प्रोफ़ाइल में एक ही झील) के उत्पादन का विस्तार करती है और यहां तक ​​कि 22 एनएम पर लौटती है। ऐसा लगता है कि प्रतिगमन स्पष्ट है। इस समय, कोरियाई सैमसंग, ताइवानी TSMC, और AMD, जो ZEN 2 प्लेटफॉर्म के साथ उनके साथ शामिल हुए, 7 एनएम के रूप में ज्यादा के परिचय पर रिपोर्ट कर रहे हैं और 5 एनएम पर स्विच करने वाले हैं। उन्होंने धूल भरी कैबिनेट से "मूर का कानून" निकाला और इसे सभी जीवित लोगों की तुलना में अधिक जीवित घोषित किया। जल्द ही 3 एनएम, और 2 एनएम, और यहां तक ​​कि 1 एनएम ( एसआईसी! ) - पीक्वायोआस होगा!

क्या हुआ था? वास्तव में चालाक एशियाई एक प्रमुख उद्योग में शापित पेंडोस को हरा देते हैं? क्या मैं शैंपेन खोल सकता हूं?

अस्वीकरण: मुझे यह लेख दुर्घटना से मिला और इस बात पर बहुत आश्चर्य हुआ कि यह सक्षम और विस्तार से आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक की समस्याओं को प्रकट करता है, विशेष रूप से, मूर के कानून और विपणन की मृत्यु। एक बार जब मैं खुद चिप बनाने के बारे में लेख लिखने में डूबा हुआ था, और लेखों की श्रृंखला "इनसाइड लुक" में मैंने उनके अंदर भी देखा, अर्थात्। विषय मेरे लिए बेहद दिलचस्प है। स्वाभाविक रूप से, मैं इसे हेबे पर प्रकाशित करने के लिए मूल लेख के लेखक को पसंद करूंगा, लेकिन रोजगार के संबंध में, उन्होंने मुझे इसे यहां स्थानांतरित करने की अनुमति दी। दुर्भाग्य से, हबर नियम सीधे कॉपी-पेस्ट की अनुमति नहीं देते हैं, इसलिए मैंने स्रोतों, चित्रों और थोड़ा गैग के लिंक जोड़े और पाठ को थोड़ा सीधा करने की कोशिश की। हां, और मैं इस विषय पर ( 1 और 2 ) लेखों को जानता और सम्मान करता हूं ।

तो, चलो एक साथ समस्या को हल करते हैं। हम भौतिकी और प्रौद्योगिकी में तल्लीन करने के लिए जितना संभव हो उतना प्रयास करेंगे, और बारीकियों में नहीं तलेगा (जिनमें से नाम लीजन है!)। नीचे विवरण सरल और कभी-कभी योजनाबद्ध है। टिप्पणी लिखें, हम रचनात्मक चर्चा करने की कोशिश करेंगे।

प्रस्तावना

"सब कुछ इतना सीधा नहीं है ..." एक अधिकारी की बेटी कहती थी। यदि आप ट्रांजिस्टर के घनत्व को देखते हैं, तो यह इंटेल से 14 एनएम प्रौद्योगिकी में लगभग समान है और टीएसएमसी से 7 एनएम प्रौद्योगिकी ( ऊप्स !!! )। और यहां तक ​​कि इंटेल के 22 एनएम पर रोलबैक के प्रदर्शन पर एक बड़ा प्रभाव नहीं है। अरे ये क्या? सभी नियमों के अनुसार, 14 एनएम से 7 एनएम तकनीक में संक्रमण ट्रांजिस्टर के घनत्व को 4 गुना तक बढ़ाना चाहिए। और यह गॉर्डन मूर की उपदेशों के अनुसार है, जिसकी हाल ही में कानून की 50 वीं वर्षगांठ मनाई गई थी, और नाक पर 55 वीं वर्षगांठ है!



लोहे में मूर का नियम। जैसा कि आप देख सकते हैं, हम लगभग 5 वर्षों से मौके पर "अंकन" कर रहे हैं

वहीं, मिश्रित बयान लिए जा रहे हैं। कुछ का तर्क है कि "कानून का मूर" पहले से कहीं अधिक प्रासंगिक है, और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक पहले की तरह विकसित होगा। शानदार वैज्ञानिक, डिज़ाइनर और इंजीनियर भौतिकी के नियमों से भी दूर हो जाएंगे। लोगों को नई उपलब्धियों की आवश्यकता होती है, और उन्हें अधिक समय नहीं लगेगा।

दूसरों का कहना है कि सभी लोग शारीरिक सीमाओं तक पहुंच गए हैं, हम जो है उसे चाट लेंगे, लेकिन यह सामान्य है। यह लंबे समय से चेतावनी दी गई है। तो NVIDIA के प्रमुख ने सीईएस 2019 के दौरान कहा कि मूर का कानून मर चुका है और अब वेक्टर (हुआंग वेक्टर में नहीं होना चाहिए, लेकिन विकास में) को बदलना होगा। एएमडी और ग्लोबलफाउंड्री के लिथोग्राफी विशेषज्ञ उससे सहमत हैं ।

वास्तव में, इन सभी तकनीकी मानकों की इकाइयां और दसियों नैनोमीटर लंबे समय से भौतिक आयामों से तलाक ले चुके हैं और विपणन के अधिक तत्व बन गए हैं। कम से कम पिछले 15 साल: 130 एनएम से 90 एनएम तक संक्रमण के बाद। यह तब था जब पहली बार सीमाओं का सामना करना पड़ा, न कि तकनीकी, बल्कि बुनियादी भौतिक। वैसे, विशेषज्ञों ने इस बारे में बात की थी, लेकिन उनकी शांत आवाज़ को बाज़ारवादियों के ब्रावुरा प्रसारण ने डुबो दिया था, जो यह दिखाते थे कि कुछ भी नहीं हुआ था, लेनिन की पूर्वधारणा के अनुसार सब कुछ अपने तरीके से चल रहा था ... डॉ मूर।

दुर्भाग्य से, विपणक के लिए, और शायद सौभाग्य से हमारे लिए, मूर का नियम प्रकृति का नियम नहीं है, लेकिन 1965 में इंटेल, गॉर्डन मूर के संस्थापकों में से एक द्वारा निर्मित एक अनुभवजन्य अवलोकन है। उनकी टिप्पणियों के अनुसार, एक वर्ष के अंतराल के साथ माइक्रोकिरिस्क की नई श्रृंखला सामने आई, जबकि उनमें ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग 2 गुना बढ़ गई। 1975 में, कानून में संशोधन किया गया था; इसके अनुसार, हर 24 महीने में दोहरीकरण होना चाहिए। तब से, लगभग 40 वर्षों के लिए, मूर का कानून डिजिटल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के निर्माताओं के लिए एक आइकन और बैनर के रैंक तक ऊंचा हो गया है, जो कभी-कभी मुड़ जाते हैं (24 महीने 36 में बदल गए, अब ठहराव - ऊपर चित्र देखें)।

जिस तरह से, विभिन्न तकनीकी सीमाएँ उत्पन्न हुईं जो प्रक्रिया को धीमा कर देती हैं (विवर्तन सीमा के माध्यम से समान संक्रमण)। या सफलताओं ने लघुकरण में तेज वृद्धि दी। एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, मूर के कानून के पूर्ण अनुपालन में सब कुछ स्थिर वृद्धि की तरह लग रहा था, और कम से कम विपणक के प्रयासों से नहीं।

"महामहिम सिलिकॉन" के भौतिकी

मैं सिलिकॉन ode से शुरू करूँगा। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक निर्माताओं के लिए सिलिकॉन सिर्फ स्वर्ग का उपहार है। इतना ही नहीं, वस्तुतः, अंडरफूट, सिलिकॉन भी एक अच्छा अर्धचालक है जो बहुत ही उपयुक्त मापदंडों (विद्युत, ऊर्जा और भौतिक विशेषताओं के संयोजन के संदर्भ में) के साथ है। शुद्ध सिलिकॉन लगभग एक ढांकता हुआ है, चालकता पूरी तरह से अशुद्धियों की एकाग्रता से निर्धारित होती है। इसमें उच्च तापीय चालकता है, तकनीकी रूप से उन्नत है, और आक्रामक वातावरण के लिए प्रतिरोधी है।


सिलिकॉन का एक बोनस इसका ऑक्साइड है - सिलिकॉन डाइऑक्साइड SiO ₂ । यह उच्च शक्ति और कठोरता के साथ लगभग सही ढांकता हुआ है, जो हाइड्रोफ्लोरिक (एचएफ) को छोड़कर सभी एसिड के लिए प्रतिरोधी है। उसी समय, हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड सिलिकॉन को स्वयं भंग नहीं करता है, आप अतिरिक्त अचार से डर नहीं सकते। एक पतली ऑक्साइड फिल्म सिलिकॉन की सतह पर कमरे के तापमान पर (स्वाभाविक रूप से, हवा में) बनाई जाती है। मोटी ऑक्साइड फिल्मों को प्राप्त करने के लिए, सिलिकॉन को गर्म किया जाता है या सिलिकॉन युक्त गैस से कम तापमान का उपयोग किया जाता है। वर्षा का उपयोग तब किया जाता है जब परतें पहले से ही क्रिस्टल में जमा हो जाती हैं, और हीटिंग के परिणामस्वरूप टोपोलॉजी का "स्मीयरिंग" होगा।

एक केमिस्ट से थकावट, आवधिक प्रणाली के वर्ष में एक बार: दाईं ओर एक कदम - पी, फास्फोरस, ऑक्साइड फॉस्फोरिक एसिड बनाता है, बाईं ओर - अल, एल्यूमीनियम, धातु, ऊपर - सी, कार्बन, ऑक्साइड - गैस, डाउन - जीई पृथ्वी की पपड़ी में कम प्रसार के साथ (किलो) अब लागत ~ 1k $) है।

सिलिकॉन युग के आसन्न अंत और अन्य अर्धचालकों के संक्रमण के बारे में लगातार बात करने के बावजूद, उदाहरण के लिए, संरचनाएं ए ₃ बी ₅ (गैलियम एरेसिनाइड, गैलियम फास्फाइड या गैलियम नाइट्राइड), सिलिकॉन कार्बाइड, हीरा, ग्राफीन और अन्य, क्योंकि उनके पास उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता है। और छेद, कम तापमान निर्भरता, उच्च तापीय चालकता, बड़े पैमाने पर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में सिलिकॉन शासन करता है।

हां, A ₃ B ₅ के लिए विषमलैंगिकता पैदा करना संभव है। यह तब होता है जब ट्रांजिस्टर के अंदर के क्षेत्र न केवल चालकता के प्रकार में भिन्न होते हैं, बल्कि भौतिक संरचना में भी होते हैं, जो अतिरिक्त अवसर देता है। अन्य चीजें समान होने के नाते, गैलियम नाइट्राइड माइक्रोक्रिस्केट एक उच्च आवृत्ति पर काम कर सकते हैं, उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी हैं, और बेहतर गर्मी लंपटता प्रदान करते हैं। लेकिन जबकि इन सामग्रियों का उपयोग केवल असतत तत्वों और छोटे माइक्रोकिरेट्स के लिए किया जाता है। बड़े माइक्रोक्रिस्केट्स के लिए, प्रौद्योगिकी की जटिलता सिलिकॉन से अधिक परिमाण के अपने मूल्य आदेश बनाती है। हां, और "अन्य समान" प्राप्त नहीं किया गया है। इसलिए, वैकल्पिक गैर-सिलिकॉन माइक्रोकिरेट्स के पास एक संकीर्ण विशेषज्ञता है।

MOSFETs

एक प्रेरित चैनल के साथ एक प्लैनर फ़ील्ड (फ्लैट) ट्रांजिस्टर - डिजिटल माइक्रोकिरेट्स के मुख्य ईंट पर विचार करें। वह MOS (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) है, वह MIS (मेटल-डाइइलेक्ट्रिक-सेमीकंडक्टर) है, वह MOS (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) है, वह MOSFET है ।


एक एन-चैनल ट्रांजिस्टर का अनुभागीय योजनाबद्ध दृश्य


एमओएस ट्रांजिस्टर के फायदे कॉम्पैक्टनेस हैं। लेकिन एक गंभीर खामी भी है - उच्च बिजली की खपत, क्योंकि खुले राज्य में ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान प्रवाह होता है। इसलिए, 1970 के दशक के बाद से, सीएमओएस ट्रांजिस्टर ( पूरक एमओएस ) डिजिटल प्रौद्योगिकी में प्रमुख रहे हैं। ये संयुक्त गेट के साथ श्रृंखला से जुड़े पी-चैनल और एन-चैनल ट्रांजिस्टर हैं। आमतौर पर एक सेल में किया जाता है।


यदि हम गेट्स प्लस को खिलाते हैं - एन-चैनल ट्रांजिस्टर खुला है, तो पी-चैनल बंद है। आउटपुट में करंट, माइनस के माध्यम से नहीं है। यदि हम गेट को माइनस के साथ खिलाते हैं - एन-चैनल ट्रांजिस्टर बंद है, तो पी-चैनल खुला है। वर्तमान में फिर से, प्लस आउटपुट के माध्यम से नहीं है। यानी तत्व एक इन्वर्टर के रूप में भी काम करता है।

यह सबसे अधिक ऊर्जा कुशल तकनीक है। एक स्थिर स्थिति में, तत्व कुछ भी नहीं खाता है (आवारा रिसाव वर्तमान को छोड़कर), केवल स्विचिंग चालू का सेवन किया जाता है। बिजली की खपत चिप की आवृत्ति (रिचार्ज चक्रों की संख्या) के लगभग आनुपातिक है। कम बिजली की खपत और कॉम्पैक्टनेस ने डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में CMOS प्रौद्योगिकी के प्रभुत्व को निर्धारित किया।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर सर्किट ने शुरू में उच्च प्रदर्शन प्रदान किया, लेकिन अधिक जटिल थे, अधिक स्थान ले लिया और अधिक ऊर्जा के एक आदेश का उपभोग किया। मुझे कहना होगा कि CMOS के पक्ष में चुनाव पूरी तरह से बंद हो गया। अन्य तकनीकों पर आज के प्रोसेसर के रूप में ऐसी विशेषताओं को प्राप्त करना लगभग असंभव होगा। और जबकि विकल्प क्षितिज पर दिखाई नहीं दे रहे हैं।

टोपोलॉजी सुविधाएँ

चिप के चिप टोपोलॉजी को पारंपरिक रूप से एक सेल में कागज की एक बड़ी शीट के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहां लाइनों के साथ क्षेत्रों की सीमाएं खींची जाती हैं, और तकनीकी आकार सेल का आकार होता है। वास्तव में, गैर-महत्वपूर्ण तत्वों के लिए, आप आधा सेल (दो लैम्ब्डा का नियम) भी इंडेंट कर सकते हैं, लेकिन ये बारीकियां हैं।


मान लीजिए कि हम एक 3 माइक्रोन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में रहते हैं। फिर हमारे दो ट्रांजिस्टर सेल 11d * 15d , जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, का आकार 33 * 45 माइक्रोन होगा । लेकिन तब हम मुश्किल में थे, 1.5 माइक्रोन की एक नई प्रक्रिया प्रौद्योगिकी पर स्विच किया गया। हमारे सेल का आकार 16.5 * 22.5 माइक्रोन हो गया ।और जहां एक सेल फिट हुआ करती थी, अब चार के रूप में फिट है। एक ही समय में, ये चार कोशिकाएं एक पुरानी (एक ही आवृत्ति और वर्तमान घनत्व पर) के रूप में वर्तमान का उपभोग करती हैं। प्रत्येक ट्रांजिस्टर के रैखिक आयामों के साथ, इसका परजीवी समाई और प्रतिरोध कम हो गया, और स्विचिंग के दौरान संक्रमण का समय कम हो गया। ऐसा ट्रांजिस्टर एक उच्च आवृत्ति और कम आपूर्ति वोल्टेज पर स्थिर रूप से काम कर सकता है। और एक एकल क्रिस्टल पर बड़ी संख्या में तत्वों का समेकन एक धीमी बाहरी बस तक पहुंचने की आवश्यकता को कम करता है।



हम पाते हैं कि ट्रांजिस्टर के आकार को कम करने से एक सरासर लाभ और कोई नुकसान नहीं है। यही कारण है कि लघुकरण शुरू से ही डिजिटल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक का मुख्य कार्य बन गया है।

तकनीकी मंजूरी किस तक सीमित है (यह डिजाइन मानदंड भी है)? ऐसा करने के लिए, आपको माइक्रोक्रिस्कुट के निर्माण की तकनीक पर थोड़ा ध्यान देने की आवश्यकता है।

तकनीकी प्रक्रियाएं

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पिघल ( Czochralski विधि ) से धीमी ड्राइंग की विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है । आवश्यक अशुद्धता पिघल में जोड़ा जाता है, जो एक समान मिश्र धातु सुनिश्चित करता है ( ध्यान दें: मैं मूल के लेखक के साथ बहस करूंगा, चूंकि शुद्ध (अपेक्षाकृत) सिलिकॉन Czochralski के अनुसार उगाया जाता है, वे क्रूरता से अशुद्धियों से बहुत डरते हैं, और वे केवल बाद में मिश्र धातु के आवश्यक स्तर का निर्माण करते हैं) प्लेटें स्वयं, उदाहरण के लिए, आयनों के आरोपण द्वारा। कॉर्नेलियस एग्रीप्पा सही करती हैं: वास्तव में, अशुद्धियां केवल प्लेटों के जंग लगने पर पिघल में सीधे जोड़ सकती हैं, इसलिए वे प्लेटों को एक अशुद्धता (KEF, KDB) के साथ अलग-अलग चालकता के साथ डोप करते हैं।)। आयन इम्प्लांटेशन का उपयोग बाद में, विनिर्माण चिप्स के चरण में किया जाता है)। आउटपुट पर, बुले बेलनाकार रिक्त स्थान (200 या 300 मिमी व्यास) प्राप्त होते हैं, जो तब लगभग 0.5-0.7 मिमी की मोटाई के साथ पतली प्लेटों ( उर्फ वेफर्स ) में कट जाते हैं । बाद में, एक ही तकनीकी चक्र में उन पर दसियों और सैकड़ों माइक्रोक्रिस्केट बनते हैं। 450 मिमी के व्यास के साथ प्लेटों पर स्विच करने का प्रयास किया गया था, लेकिन अभी तक यह नहीं चला है। केंद्र में और प्लेट के किनारों पर (तापमान वितरण, अशुद्धियों, और इसी तरह) समान प्रक्रिया की स्थिति को बनाए रखना बहुत मुश्किल है।

फिर, प्लेट के कामकाजी पक्ष पर, एक अलग प्रकार की चालकता के साथ सिलिकॉन की एक पतली परत का निर्माण किया जाता है - उपकला परत। निर्माण के तरीके अलग-अलग हैं: उदाहरण के लिए, गैसीय सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (SiCl ₄₎ को कम करके)। इस मामले में, डोपेंट को गैस में जोड़ा जाता है। परिणामी परत क्रिस्टल प्लेट की संरचना को जारी रखती है, लेकिन एक अलग प्रकार की चालकता है। ऊपर हमारे उदाहरण में, हमारे पास एक पी-प्रकार सिलिकॉन सब्सट्रेट और एक एन-टाइप एपिटैक्सियल परत है। कभी-कभी एन-या पी-प्रकार की जेबें एपिटैक्सियल विकास से पहले सब्सट्रेट पर बनाई जाती हैं। तथाकथित छिपी हुई परतें।

और फिर एपिथेक्सियल परत में स्रोत, नाली, पी-आधार, संपर्क और विभाजन क्षेत्र बनाने की प्रक्रिया आती है। तकनीकी प्रक्रियाओं का सार सही स्थानों में ऑक्साइड को निकालना है, सिलिकॉन को स्वयं खोलना है, और इसमें आवश्यक अशुद्धियों का परिचय देना है। विसंगतियों को प्रसार या आयन आरोपण द्वारा पेश किया जाता है ।

प्रसार के दौरान, ऑक्साइड से साफ की गई खिड़कियों के साथ एक सिलिकॉन क्रिस्टल को एक गैसीय अशुद्धता वाले वातावरण में रखा जाता है, और फिर 700 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है। गर्म होने पर, सिलिकॉन परमाणु एक बड़े आयाम के साथ दोलन करना शुरू कर देते हैं , और अशुद्धता परमाणु धीरे-धीरे सिलिकॉन क्रिस्टल जाली को भेदते हैं, जैसे कि भंग। निगमन की दर तेजी से तापमान पर निर्भर करती है। सिद्धांत रूप में, प्रक्रिया कमरे के तापमान पर भी होगी, केवल इसे प्रतीक्षा करने में वर्षों लगेंगे। तापमान और अवधि को समायोजित करके, परत की वांछित गहराई और एकाग्रता प्राप्त की जाती है। बाद के संचालन के दौरान हीटिंग पहले से ही बनाई गई परतों को नष्ट कर सकता है, इसलिए, वे प्रक्रिया की शुरुआत में सभी उच्च तापमान संचालन करने की कोशिश करते हैं।

प्रसार विधि का लाभ इसकी सादगी और कम लागत है। नकारात्मक पक्ष यह है कि विसरण के दौरान, अशुद्धता को न केवल क्रिस्टल में गहरे रूप में पेश किया जाता है, बल्कि ऑक्साइड के नीचे की ओर भी। इस प्रकार, आधार की वास्तविक चौड़ाई हमारे द्वारा खींची गई तुलना में कम है। यदि आप इसे हीटिंग के साथ ओवरडोज करते हैं, तो गेट के नीचे स्रोत और नाली बंद हो जाएगा, और ट्रांजिस्टर एक अवरोधक में बदल जाएगा। सैकड़ों नैनोमीटर के तत्व आकार के साथ, प्रसार का उपयोग नहीं किया जाता है।



आयन आरोपण के दौरान, अशुद्धता परमाणुओं को आयनित किया जाता है, एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है, और एक सिलिकॉन क्रिस्टल पर बमबारी की जाती है। आयनों की गति और ऑक्साइड की मोटाई को चुना जाता है ताकि आयन सिलिकॉन में वांछित गहराई तक प्रवेश कर सकें, लेकिन ऑक्साइड परत के माध्यम से टूट नहीं सकते। अपरिपक्वता आयन क्रिस्टल परमाणु को क्रिस्टल जाली से खटखटाते हैं या जाली के बीच फंस जाते हैं। आरोपण के बाद, परमाणुओं के थर्मल कंपन के कारण जाली संरचना को बहाल करने के लिए क्रिस्टल को गर्म किया जाता है। हीटिंग तापमान प्रसार के दौरान की तुलना में कम है, इसलिए, ऑक्साइड के तहत अशुद्धता प्रविष्टि काफ़ी कम है।



और कभी-कभी इसका उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जहां मिश्र धातु की उच्च एकरूपता की आवश्यकता होती है, क्योंकि विद्युत अर्धचालकों में, परमाणु रिएक्टर में आरोपण का उपयोग किया जाता है । हमारे लिए धन्यवाद tnenergyखुश परमाणु बचपन ।

लिथोग्राफ

और अब मुख्य और सबसे दिलचस्प प्रक्रिया के बारे में - लिथोग्राफी। इसका उपयोग करके, सिलिकॉन की सतह पर एक परत पैटर्न बनाया जाता है। सरल संपर्क ऑप्टिकल लिथोग्राफी (फोटोलिथोग्राफी) पर विचार करें।



मुख्य चरण:

1. सिलिकॉन वेफर की सतह पर एक ऑक्साइड फिल्म बनती है।
2. ऑक्साइड के ऊपर एक विशेष पेस्ट लगाया जाता है - फोटोरेसिस्ट। प्लेट को एक अपकेंद्रित्र में बिना तार के लगाया जाता है ताकि सतह पर फोटोरेसिस्ट समान रूप से फैले।
3. . – . , , p- . ( .: -) .
4. . . , ( ) ( ). .
5. – .
6. . . , , ( shadowing effect).
7. .

ऑपरेशन के अंत में, हम ऑक्साइड के हटाए गए वर्गों के साथ एक प्लेट प्राप्त करते हैं, जिसे विसरण, आयन आरोपण या धातु जमाव ( नोट: या इलेक्ट्रोडपोजिशन) के लिए भेजा जा सकता है। परत बनाने के बाद, ऑक्साइड आमतौर पर प्लेट के पूरे क्षेत्र से उकेरा जाता है और एक नया जमा किया जाता है।

विंडोज विस्तृत से संकीर्ण तक बना। हमारे मामले में, अनुक्रम निम्नानुसार होगा: पृथक्करण क्षेत्र, पी-पॉकेट, पी + परतें, एन + परतें, धातुकरण के साथ संपर्क खिड़कियां, शटर के आवेदन, शटर के संपर्क क्षेत्र, दूसरी परत के तहत संपर्क क्षेत्रों के साथ धातु पटरियों की पहली परत, धातुकरण की दूसरी परत आदि। । आधुनिक प्रोसेसर में, धातुकरण 10-15 परतों तक होता है।

संपर्क फोटोलिथोग्राफी का उपयोग माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के भोर में किया गया था। अब मुख्य बात प्रक्षेपण फोटोलिथोग्राफी है। यह तब होता है जब एक लेंस और मिरर सिस्टम को विकिरण स्रोत और फोटोमस्क के बीच फोटॉन की एक संकीर्ण बीम बनाने के लिए रखा जाता है। योजनाबद्ध रूप से फोटोलिथोग्राफी के विभिन्न तरीकों को नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है: लेंस, प्रोजेक्शन मिरर के माध्यम से एक अंतर के साथ फोटोलिथोग्राफी से संपर्क करें।



फोटोलिथोग्राफी के फायदे उच्च गति और कम लागत वाले हैं। इसके सभी माइक्रोकिरेट्स के साथ पूरे प्लेट क्षेत्र को एक बार में उजागर किया जाता है, और इस प्रक्रिया में कई मिनट लगते हैं। या प्लेट शिफ्ट के बाद कई माइक्रोक्रिस्केट का एक वर्ग।

फोटोलिथोग्राफी के अलावा, अन्य प्रकार भी हैं - इलेक्ट्रॉनिक, एक्स-रे और आयनिक। सबसे दिलचस्प इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी है (उदाहरण के लिए, मैपर परियोजना, जिसके बारे में बार्समोनस्टर ने लिखा था )।

इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी के साथ, प्रतिरोध का संपर्क प्रकाश से नहीं, बल्कि इलेक्ट्रॉनों के एक बीम द्वारा किया जाता है। अपने सरलतम रूप में, यह CRT पिक्चर ट्यूब्स पर इमेज फॉर्मेशन जैसा दिखता है। सभी प्रकार की लिथोग्राफी में, यह इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी है जो स्पष्ट चित्र और उच्चतम रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है। नुकसान लंबे समय तक रहने का समय है। आधुनिक प्रौद्योगिकियों में, इलेक्ट्रॉन बीम में कुछ नैनोमीटर की मोटाई और यहां तक ​​कि एक नैनोमीटर के अंश भी होते हैं, और प्लेट का व्यास 300 मिमी होता है। स्वाभाविक रूप से, एक बंडल का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन एक कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित हजारों। लेकिन एक बहुत शक्तिशाली कुल इलेक्ट्रॉन प्रवाह की आवश्यकता है। तुलना के लिए, यूवी विकिरण क्वांटम की ऊर्जा कई ईवी है , बीम में इलेक्ट्रॉन ऊर्जा कई हजार इलेक्ट्रॉन वोल्ट है।

इसके अलावा, इलेक्ट्रॉनों को विद्युत रूप से चार्ज किया जाता है और एक दूसरे को पीछे हटाना होता है, जो एक किरण विचलन की ओर जाता है। बेशक, इलेक्ट्रॉनों की गति को बढ़ाना संभव है, लेकिन फिर वे प्रतिरोध को छेदेंगे या उच्च गति पर मनमानी दिशाओं में प्रतिबिंबित करेंगे, जिससे माध्यमिक विकिरण ( माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों ) और तदनुसार, जोखिम होगा। यह सब प्रौद्योगिकी के उपयोग को सीमित करता है।

इलेक्ट्रॉनिक लिथोग्राफी का उपयोग फोटोमास्क बनाने के लिए किया जाता है। एक फोटोमास्क के लिए एक्सपोजर का समय कई दिनों का होता है। इसलिए, माइक्रोकाइक्रेट्स के उत्पादन में फोटोलिथोग्राफी हावी है।

एक प्रोसेसर के लिए फोटो मास्क का एक आधुनिक सेट लाखों डॉलर खर्च करता है। आश्चर्य नहीं, यह देखते हुए कि आधुनिक प्रोसेसर में अरबों ट्रांजिस्टर होते हैं, और प्लेट पर सैकड़ों प्रोसेसर होते हैं। इसके अलावा, आधुनिक फोटोमास्क में खिड़कियां केवल सामग्री में छेद नहीं हैं, बल्कि विशिष्ट ऑप्टिकल गुणों के साथ अक्सर अन्य सामग्री हैं। फोटो मास्क के एक वास्तविक सेट में दर्जनों मास्क होते हैं। नवीनतम विनिर्माण प्रक्रियाओं में, 50 से अधिक ( सिक! )।

लेकिन वे आपको गर्म केक जैसे माइक्रोचिप्स पर मुहर लगाने की अनुमति देते हैं। अपने जीवनकाल के दौरान, फोटो टेम्पलेट्स का एक सेट आपको आउटपुट पर सैकड़ों हजारों या लाखों माइक्रोचिप्स प्राप्त करने की अनुमति देता है।

तो क्या प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के आकार को सीमित करता है?

कारकों के 4 समूहों को सशर्त रूप से प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• हार्डवेयर और प्रौद्योगिकी। हार्डवेयर रिज़ॉल्यूशन के साथ जुड़े।
• तकनीकी प्रक्रियाओं के भौतिकी। यह एक विशेष प्रक्रिया की भौतिक सीमाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसे तकनीक या सामग्री में परिवर्तन द्वारा दरकिनार किया जा सकता है।
• शारीरिक। ये ऐसी सीमाएँ हैं जिन्हें दरकिनार नहीं किया जा सकता है, लेकिन उनके प्रभाव को कम किया जा सकता है।
• अत्यधिक शारीरिक।

हार्डवेयर और प्रौद्योगिकी सीमाएँ

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के शुरुआती चरणों में इस प्रकार की सीमा निर्णायक थी। मुख्य रूप से "स्वच्छ कमरे" के उत्पादन को संदर्भित करता है, तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए परिष्कृत उपकरण, इंस्ट्रूमेंटेशन (जो उत्पादों की गुणवत्ता नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण है)। उदाहरण के लिए, फोटोलिथोग्राफी के लिए अल्ट्रा-सटीक प्रकाशिकी, शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी, मास्क और प्लेटों के संयोजन के लिए नैनोमीटर के अंशों की सटीकता के साथ एक अल्ट्राप्रुर वातावरण या वैक्यूम, और इसी तरह की आवश्यकता होती है। तापमान, अवधि, वातावरण संरचना, विकिरण शक्ति, सतह की तैयारी - यह तकनीकी प्रक्रियाओं के मापदंडों का बहुत सटीक रूप से सामना करने के लिए आवश्यक है।

अब उपकरणों की सटीकता सीमित कारक नहीं है। इसलिए नहीं कि यह एक साधारण समस्या है। जटिलता के स्तर को समझने के लिए एक आधुनिक प्रक्षेपण या दर्पण फोटोलिथोग्राफी के आरेख को देखने के लिए पर्याप्त है। लेकिन यहां वास्तव में ऐसा मामला है जब प्रतिभाशाली डिजाइनरों और इंजीनियरों के लिए कोई बाधाएं नहीं हैं।

प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएं आमतौर पर पहली श्रृंखला में प्रासंगिक होती हैं। तकनीकी प्रक्रिया मानदंड में बदलाव के साथ, न केवल क्षैतिज, बल्कि ऊर्ध्वाधर आयाम, और अशुद्धियों की एकाग्रता, और सक्रिय क्षेत्रों के अनुपात में परिवर्तन होता है। और अब, प्रत्येक नए कदम के साथ, प्रक्रियाओं की भौतिकी भी बदल रही है। स्वाभाविक रूप से, सभी मापदंडों को पहले से गणना और मॉडलिंग की जाती है, लेकिन वास्तविकता हमेशा समायोजन करती है। इसलिए, पहली श्रृंखला के लिए, उपयुक्त सर्किट (97% दोषपूर्ण) की 3% उपज को आदर्श माना जाता है। धीरे-धीरे, तकनीकी प्रक्रियाओं को अनुकूलित किया जाता है और अंतिम श्रृंखला के लिए उपयुक्त उपज का प्रतिशत 90% से अधिक हो जाता है।

तकनीकी प्रक्रियाओं के भौतिकी

30 से अधिक वर्षों के लिए, हाल ही में, यह इन कारकों को सीमित कर रहा था। मैंने इनमें से कुछ सीमाओं को पहले ही सूचीबद्ध कर लिया है - विसरण के दौरान ऑक्साइड के तहत अशुद्धियों का प्रवेश, नक़्क़ाशी के दौरान फोटोरेसिस्ट के तहत ऑक्साइड को कुतरना, और थर्मल प्रक्रियाओं के दौरान पहले से ही जमा परतों का क्षरण।

समाधान विधियों को भी आंशिक रूप से वर्णित किया गया है।

डिफ्यूजन की जगह आयन इम्प्लांटेशन ने ले ली। साथ ही, सबसे छोटी परतों के लिए, अशुद्धता सामग्री को बदल दिया गया था - फॉस्फोरस के बजाय, गैलियम बोरान के बजाय, आर्सेनिक का उपयोग किया जाता है। उनके परमाणु बड़े और भारी होते हैं, इसलिए वे एक ही तापमान पर सिलिकॉन में खराब हो जाते हैं (और सबसे महत्वपूर्ण बात, उनके लिए फैलाना अधिक कठिन होता है!)। आयन आरोपण के लिए, यह महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन बाद में गर्म होने पर, ऐसी परतें बहुत अधिक कमजोर रूप से नष्ट हो जाती हैं।

हीटिंग द्वारा ऑक्साइड के उत्पादन ने गैस से कम तापमान उत्प्रेरक बयान को बदल दिया है। हीटिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन केवल शुरुआत में, जबकि क्रिस्टल साफ होता है। कुछ ऑपरेशनों में ऑक्साइड की जगह सिलिकॉन नाइट्राइड (Si ₃ N ₄ ) या ऑक्साइड और नाइट्राइड की क्रमिक परतों का उपयोग किया जाता है।

तरल एसिड नक़्क़ाशी को आयन नक़्क़ाशी में बदल दिया गया था। पूरे क्षेत्र से ऑक्साइड को हटाने के लिए केवल एसिड का उपयोग किया जाता है।

एक अन्य समस्या एक गेट ढांकता हुआ के लिए पराबैंगनी ऑक्साइड का उत्पादन था। यह ऑक्साइड चिप पर एक कार्यशील तत्व के रूप में रहता है, और इसकी शुद्धता और एकरूपता के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं। स्थानों में ऑक्साइड की मोटाई 10 परमाणु परतों से कम है। एक छोटा दोष एक पंचर या टूटने की ओर जाता है। यह शटर को आधार के लिए बिजली बंद करने और तत्व की विफलता देता है। कुछ समय के लिए, ऑक्साइड और सिलिकॉन नाइट्राइड की एक परत का एक विकल्प का उपयोग किया गया था। 90 एनएम प्रौद्योगिकी में, हेफ़नियम ऑक्साइड एचएफओ ₂ का उपयोग गेट ढांकता हुआ के रूप में किया गया था।

वैसे, यूएसएसआर के दौरान यह उच्च गुणवत्ता वाले ऑक्साइड प्राप्त करने के साथ समस्याएं थीं जो CMOS के संक्रमण को धीमा कर देती हैं। इसलिए वैकल्पिक रास्तों की खोज और डिजिटल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में सामान्य अंतराल।

सबसे महत्वपूर्ण ऑपरेशन फोटोलिथोग्राफी है। इतनी अधिक कि अब तक कई ने पूरी तकनीकी प्रक्रिया के समाधान और फोटोलिथोग्राफी के संकल्प के बीच एक समान संकेत दिया है। और 1980 के दशक के उत्तरार्ध से फोटोलिथोग्राफी की मुख्य समस्या प्रकाश का विवर्तन है। अधिक सटीक, पराबैंगनी विकिरण, हालांकि सिद्धांत समान है। यह कहना अतिश्योक्ति नहीं होगी कि 30 वर्षों तक तकनीकी प्रक्रियाओं के आकार को कम करने का संघर्ष मुख्य रूप से विवर्तन के खिलाफ संघर्ष था।

प्रकाशिकी के विवर्तन को 18 वीं शताब्दी में प्रकाशिकी के संस्थापकों के पिता द्वारा खोजा गया था:


छेद में प्रवेश करते समय, प्रकाश की किरणें और कोई अन्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण (ईएमपी) सीधे रास्ते से विचलन करते हैं, मोड़ते हैं और छाया क्षेत्र में प्रवेश करते हैं। घटना को तरंग दैर्ध्य के करीब छेद आकार में मनाया जाता है। लहर की तुलना में छेद जितना छोटा होगा, फैलाव उतना ही मजबूत होगा। नियम क्वार्टर-वेवलेंथ गैप तक मान्य है। छेद तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई से भी कम है, ईएमपी बीम बस "नहीं देखता है" और सतह से इस तरह के छोटे अंतराल के साथ एक ठोस से परिलक्षित होता है।

सिलिकॉन एल ई डी की तरंग दैर्ध्य लगभग 1 माइक्रोन (अवरक्त के पास), 780 एनएम (लाल) से 380 एनएम (बैंगनी) तक दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। 380 एनएम से कम, पराबैंगनी विकिरण (यूवी) शुरू होता है। आज फोटोलिथोग्राफी में उपयोग किए जाने वाले उत्सर्जकों में 248 एनएम और 193 एनएम की तरंग दैर्ध्य है, यह एक्साइमर लेजर का विकिरण है (उदाहरण के लिए, एक्सईएफ _{2 पर} )। तदनुसार, विवर्तन समस्याएं 3 माइक्रोन प्रौद्योगिकी पट्टी पर काबू पाने के बाद अपनी पूरी ऊंचाई तक बढ़ गईं, और 800 एनएम के बाद वे प्रभावी हो गईं। एक्सपोज़र के दौरान विवर्तन के कारण, यूवीआई एक अपारदर्शी मास्क के तहत क्षेत्र में प्रवेश करती है और छाया में फोटोरेसिस्ट को रोशन करती है। नतीजतन, एक स्पष्ट वर्ग के बजाय, हमें एक धुंधला पैनकेक मिलता है।

खिड़कियों के कटाव के अलावा, निकटवर्ती खिड़कियों के लिए अतिव्यापी (हस्तक्षेप) पक्ष तरंगों का प्रभाव है। फ़्लेयर चोटियाँ फोटोमैस्क के परावर्तक भाग से काफी नीचे दिखाई देती हैं।


प्रकाशिकी - आप दिल से ...

इस घटना से निपटने के लिए किन तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है?

पहला चरण प्रक्षेपण फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करना था। यदि बहुत सरलीकृत किया जाता है, तो फोटोमस्क और प्लेट के बीच एक लेंस स्थापित किया जाता है, जो डायवर्जिंग किरणों को एकत्र करता है और उन्हें फोटोरेसिस्ट पर केंद्रित करता है।



एक अन्य तरीका एक्सपोज़र रेडिएशन की तरंग दैर्ध्य को कम करना था। एक समय में, उन्होंने 436 एनएम के विकिरण तरंग दैर्ध्य के साथ चाप पारा लैंप के साथ शुरू किया - यह नीली रोशनी है। फिर 405 एनएम (वायलेट), 365 एनएम (पराबैंगनी के पास)। इस पर, पारा लैंप का युग समाप्त हो गया, excimer पराबैंगनीकिरण का उपयोग शुरू हुआ। पहले, 248 एनएम (मध्यम पराबैंगनी), फिर 193 एनएम (गहरी पराबैंगनी)। इस प्रक्रिया पर और रुक गया।

तथ्य यह है कि वे क्वार्ट्ज प्रकाशिकी की संचरण सीमा तक पहुंच गए। छोटी लहरें क्वार्ट्ज को अवशोषित करती हैं। दर्पण प्रणालियों पर स्विच करना, या अन्य सामग्रियों से लेंस का उपयोग करना आवश्यक था। 157 एनएम पर प्रायोगिक प्रतिष्ठानों को कैल्शियम फ्लोराइड ऑप्टिक्स पर आधारित किया गया था। हालांकि, वे श्रृंखला में कभी नहीं गए। चूंकि 193 एनएम लिथोग्राफी को अनुकूलित करने के तरीके थे।


लेज़रों पर दृश्य इन्फोग्राफिक्स। स्रोत

EUV लिथोग्राफी

1990 के दशक के मध्य में, उन्होंने 13.5 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ चरम पराबैंगनी ( EUV लिथोग्राफी ) पर एक मानक फोटोलिथोग्राफ़ी विकसित की। इस तरंग दैर्ध्य ने एनएम की इकाइयों में एक संकल्प देना संभव बना दिया।

2000 के दशक के प्रारंभ में, पहले प्रयोगात्मक नमूने दिखाई दिए।

2000 के दशक के अंत तक, प्रौद्योगिकी को एक श्रृंखला में जाना था। और अंत में, खबर आई कि 2019 में सैमसंग और ताइवान की टीएसएमसी ईयूवी लिथोग्राफी में बदल जाएंगे। 15 साल से कम समय बीत चुके हैं ( एसआईसी! )। इंटेल EUV लिथोग्राफी का मुख्य विरोधी बन गया, हालांकि यह मूल रूप से सर्जकों में से एक था। यह स्वीकार करते हुए कि 193 एनएम UVI से बाहर संभव था, सब कुछ निचोड़ लिया गया, उन्होंने 126 n (ha ha!) संक्रमण की घोषणा की।

इस अस्वीकृति का कारण क्या है?

तथ्य यह है कि 13.5 एनएम पहले से ही व्यावहारिक रूप से एक्स-रे विकिरण है। यूवीआई और एक्स-रे के बीच की सीमा को पारंपरिक रूप से 10 एनएम माना जाता है, लेकिन पराबैंगनी 13.5 एनएम के व्यवहार में नरम एक्स-रे से अलग नहीं है। इसलिए, EUV लिथोग्राफी एक्स-रे की तरह अधिक है। ऐसी तरंग दैर्ध्य के लिए लेंस प्रकृति में मौजूद नहीं हैं, इसलिए, धातु की विषम परतों से दर्पण पर स्विच करना आवश्यक है।

एक बहुत पतली और जटिल संरचना का निर्माण करने के अलावा, धातु के दर्पण अधिकांश विकिरण को अवशोषित करते हैं। प्रारंभिक विकिरण शक्ति के प्रतिशत की इकाइयाँ फोटोरिस्ट तक पहुँचती हैं। अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि एमिटर की दक्षता भी कुछ प्रतिशत है, तो एक सामान्य एक्सपोज़र समय प्राप्त करने के लिए, उच्च शक्ति और उच्च ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है ( उफ़! )।


यह ASML EUV स्कैनर है

विकिरण का स्रोत प्लाज्मा है। एक बहुत ही मादक पदार्थ, जिसमें से स्पंदन के बिना एक समान प्रवाह प्राप्त करना मुश्किल है। यहां तक ​​कि हवा सक्रिय रूप से 13.5 एनएम को अवशोषित करती है, इसलिए एक्सपोज़र केवल वैक्यूम में ही किया जा सकता है।

फोटोरसिस्ट के चयन के साथ समस्या। तरंग दैर्ध्य जितना कम होगा, फोटॉन ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। पिछले स्रोतों ने इलेक्ट्रॉन वोल्ट की इकाइयों में ऊर्जा दी, यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सामान्य ऊर्जा है। 13.5 एनएम की तरंग के लिए फोटॉन ऊर्जा 92 इलेक्ट्रॉन वोल्ट है। यह गहरे इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा है। इस तरह के फोटॉन को अवशोषित करने से, इलेक्ट्रॉन बहुत "गर्म" हो जाता है, जल्दी उठना शुरू कर देता है, अतिरिक्त ऊर्जा विकीर्ण करता है और खिड़की से दूर माध्यमिक जोखिम का कारण बनता है। इसलिए, मापदंडों के वांछित सेट के साथ एक फोटोरिस्ट का चयन भी एक मुश्किल काम है।



मोंटे कार्लो सिमुलेशन परिणाम इलेक्ट्रॉन में 20 और 5 ईवी की ऊर्जा के साथ सिलिकॉन में यात्रा करते हैं। स्रोत

इन कठिनाइयों ने उन कारणों को निर्धारित किया कि उन्होंने यूरोपीय संघ में संक्रमण को अंतिम समय तक स्थगित क्यों किया।

संयोजन विवर्तन के वास्तविक तरीके

इसलिए, हाल ही में, 193 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक ही यूवीआई का उपयोग विकिरण स्रोत के रूप में किया गया था। 10 एनएम और 7 एनएम की तकनीक तक। और अब हम याद करते हैं कि विकिरण अंतराल को भेद नहीं सकता है यदि इसकी चौड़ाई तरंगदैर्ध्य के एक चौथाई से कम है। 193 एनएम के लिए यह 48 एनएम है। सवाल उठता है - कैसे?!

यह थोड़ा चमत्कार है जो इंजीनियरों ने किया। उन्होंने विकिरण ध्रुवीकरण विधि का उपयोग किया।

हम एक आयताकार संकीर्ण अंतराल (तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई से कम की चौड़ाई के साथ) लेते हैं और सीधे प्रकाश की ओर, धुरी के साथ ध्रुवीकृत होते हैं। प्रकाश अंतराल से गुजरेगा, अनुप्रस्थ दिशा में भी विवर्तन नगण्य होगा।



और अब हम 2 लंबवत स्लॉट लेते हैं: क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर। सबसे पहले, हम एक ऊर्ध्वाधर भट्ठा के माध्यम से ध्रुवीकृत प्रकाश के साथ एक दो-घटक फोटोरेसिस्ट का विकिरण करते हैं, और फिर एक क्षैतिज एक के माध्यम से। केवल 2 बार सिंचित क्षेत्र दिखाई देता है। बिलकुल सरल की तरह।

सच है, आपको एक विंडो बनाने के लिए 2 गुना अधिक फोटो टेम्पलेट और 2 एक्सपोज़र प्रक्रियाओं का उपयोग करना होगा। लेकिन आप वर्षों से अच्छे पुराने क्वार्ट्ज ऑप्टिक्स और सिद्ध फोटोरिस्ट का उपयोग कर सकते हैं। यह एक ट्विस्ट है!

विवर्तन का मुकाबला करने के अन्य तरीके हैं ...

ऑप्टिकल निकटता सुधार। विवर्तन के दौरान दोषों की भरपाई के लिए फोटोमस्क की खिड़कियों के आकार को गैर-आयताकार बनाया जाता है।


ऑप्टिकल निकटता सुधार विधि योजनाबद्ध है ...

चरण-स्थानांतरण मास्क का उपयोग। फोटोमस्क की मुख्य विंडो के किनारे सहायक होते हैं, जिनमें से सामग्री तरंग के चरण को स्थानांतरित करती है। जब तरंगों को ( हस्तक्षेप ) लगाया जाता है, तो वे आंशिक रूप से एक दूसरे से पार्श्व विस्थापन को काट देते हैं।



ऑफ-ऐक्सिस लाइटिंग। बीम प्लेट की सतह पर लंबवत नहीं गिरती है, लेकिन दो स्रोतों से मामूली कोण पर। स्रोतों को लागू करते समय, पार्श्व विस्थापन को आंशिक रूप से मुआवजा दिया जाता है।

एकाधिक प्रदर्शन। उदाहरण के लिए, हमें पास की छह खिड़कियों के संपर्क में आने की जरूरत है। पहले हम 1, 3 और 5 विंडो के एक्सपोज़र को चलाते हैं। और फिर 2, 4 और 6। इससे एक्सपोजर साइकल और फोटो मास्क की संख्या 2 गुना बढ़ जाती है, लेकिन फिर भी कुछ नहीं से बेहतर है। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को देखते हुए, हमें एक परत बनाने के लिए 4 एक्सपोज़र चक्र मिलते हैं।

इस प्रकार, यदि हम आधुनिक फोटोमास्क को देखते हैं, तो हम माइक्रोक्रिकिट के क्षेत्रों को स्पष्ट रूप में नहीं देख पाएंगे। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंकड़ों का एक सेट होगा, जो, जब सुपरिम्पोज किया जाता है, तो एक तस्वीर देगा। दरअसल, ठोस चीनी पात्र: शायद इसीलिए माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के उत्पादन पर चीन का कब्जा है!

45 एनएम के बाद, उन्होंने विसर्जन फोटोलिथोग्राफी में बदल दिया। यह तब होता है जब चरम लेंस और फोटोरेसिस्ट के बीच का स्थान तरल से भरा होता है। सबसे पहले यह पानी था। अब एक उच्च अपवर्तक सूचकांक (1.8 तक) के साथ विशेष तरल पदार्थ। तरल प्रभावी तरंग दैर्ध्य को कम करता है और मीडिया के इंटरफेस पर प्रकाश के अपवर्तन को बेअसर करता है।

इस तरह वे ~ 10 एनएम के संकल्प तक पहुंचे। लेकिन यह 193 एनएम लिथोग्राफी के लिए सीमा लगती है।



24 एनएम प्रौद्योगिकी के लिए पहली धातुकरण परत की तस्वीर। बाईं ओर, 193 एनएम लिथोग्राफी द्वारा बनाई गई, सही प्रयोगात्मक 13.5 एनएम (EUV) पर। जैसा कि आप देख सकते हैं, पिछले स्पष्ट आयताकार आकृतियों से केवल यादें हैं। अभी भी काम करता है।

शारीरिक सीमाओं के बारे में, वे कैसे प्रभावित करते हैं और एक दो दिनों में उन्होंने दूसरे भाग में उत्पादन कैसे बदल दिया - देखते रहो!

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