211service.com
Tomorrow’s Transistor, Built Atom by Atom
Použité materiály , přední světový dodavatel výrobního zařízení pro výrobce čipů, oznámil nový systém pro výrobu jedné z nejkritičtějších vrstev tranzistorů nalezených v logických obvodech.
Zásobník žetonů: Tento obrázek ukazuje vrstvy, které tvoří hradlo ve 22nanometrovém tranzistoru. Bílé kuličky na spodní straně jsou silikonové. Světle modré kuličky uprostřed jsou molekuly oxidu křemičitého; větší tyrkysové kuličky nahoře jsou oxid hafnia; a žluté kuličky jsou atomy dusíku.
Nový nástroj Applied Materials, oznámený v úterý na konferenci Semicon West v San Franciscu, ukládá kritickou vrstvu do tranzistorů jeden atom po druhém, což poskytuje bezprecedentní přesnost.
S tím, jak výrobci čipů zmenšují tranzistory na stále menší velikosti, což umožňuje rychlejší a energeticky účinnější elektroniku, je přesnost výroby v atomovém měřítku stále větším problémem. První čipy s tranzistory o velikosti pouhých 22 nanometrů jdou do výroby letos a při této velikosti mohou i ty nejmenší nesrovnalosti znamenat, že čip určený k prodeji za prémii musí být místo toho použit pro zařízení nižší třídy.
Tranzistory se skládají z několika vrstev: aktivního křemíkového materiálu zakončeného vrstvou rozhraní a pak vrstvou materiálu zvaného dielektrikum, které tvoří bránu, která zapíná a vypíná tranzistor.
Applied Materials prodává zařízení pro nanášení těchto vrstev, nazývaných hradlo, na křemíkové plátky. Při přechodu z dnešních 32nanometrových tranzistorů na další generaci 22nanometrových tranzistorů je výroba brány složitější. Rozhraní a dielektrické vrstvy se musí ztenčit a chování vrstev může být ovlivněno drobnými vadami v místech, kde se materiály dotýkají. A jak se vrstvy ztenčují, drobné vady se mohou zvětšit ještě více než u větších tranzistorů vyrobených ze silnějších vrstev.
Přesnost výroby bude ještě důležitější u trojrozměrných tranzistorů nové generace, které výrobce čipů Intel začne vyrábět koncem tohoto roku. V těchto zařízeních je aktivní oblastí vyvýšený pás, kterého se rozhraní a hradlové vrstvy dotýkají na třech stranách. Tato zvýšená oblast kontaktu pomáhá těmto zařízením lépe fungovat, ale také znamená zvýšenou zranitelnost vůči chybám.
Proces využívá depozici atomární vrstvy, neboli ALD, která pokládá jednu atomovou vrstvu dielektrika najednou. Tato metoda je dražší, ale stává se nezbytnou, říká Atif Noori, globální produktový manažer divize ALD Applied Materials. Aby srdce tranzistoru – brána – fungovalo, musíte se ujistit, že dáváte všechny atomy přesně tam, kde je chcete.
Jedním ze zdrojů nesrovnalostí v mikročipech je vystavení vzduchu. V novém nástroji Applied Materials se celý proces ukládání stohu brány provádí ve vakuu, jeden plát po druhém. Výroba hradla zcela ve vakuu také vede k 5 až 10procentnímu zvýšení rychlosti, kterou elektrony cestují tranzistorem; to se může promítnout do úspory energie nebo rychlejšího zpracování. Obvykle existují významné rozdíly v množství energie potřebné k zapnutí daného tranzistoru na čipu; výroba ve vakuu zpřísňuje tuto distribuci o 20 až 40 procent.