Bagaimana cara melintasi garis diterapkan pada microchip?

Saya selalu membayangkan pembuatan microchip photolithographic menjadi proses pembuatan lapisan 2D tanpa layering, sehingga menciptakan masalah topologi untuk sirkuit ketika Anda memiliki beberapa $K_{3,3}$ atau $K_5$ di dalamnya, yang tentunya akan menjadi kasus untuk desain non-sepele.

Dan ada makalah di luar sana berbicara tentang memproduksi chip "3D" dengan beberapa lapisan untuk menghemat ruang, sehingga menambah kebingungan.

Ya, itu menyedihkan, tapi itulah yang saya pelajari di sekolah, banyak teka-teki misterius. Tidak heran orang-orang mulai teori konspirasi tentang alien yang melayani teknologi itu untuk kita.

Jadi bagaimana kita bisa membangun prosesor dan chip yang kompleks hanya dengan menggunakan topologi 2D?

Ternyata ada yang lapisan, tapi orang-orang kadang-kadang melewatkan mereka ketika berbicara tentang bagaimana microchip bekerja.

Proses yang memperkenalkan lapisan disebut Back end of line, atau BEOL .

Ini pada dasarnya bekerja seperti ini:

• Buat layer chip 2D menggunakan photolithography
• Oleskan lapisan isolasi
• Bor lubang ke lapisan itu
• Terapkan lapisan konduktor, juga mengisi lubang yang dibuat dan buat jalur sirkuit atau interkoneksi
• Ulangi langkah-langkah itu sesering yang diperlukan dan proses manufaktur Anda dan mungkin pertimbangan lain seperti desain termal memungkinkan

Selalu ada setidaknya dua lapisan konduktif pada chip yang dapat digunakan untuk merutekan sinyal - silikon itu sendiri dan setidaknya satu lapisan logam.

Dalam proses pembuatan paling awal yang hanya memiliki satu lapisan logam, "jumper" yang memungkinkan sinyal untuk menyeberang dapat dibuat baik dengan menyebar atau menanamkan jalur konduktif ke dalam silikon curah, atau dengan membuat jalur di "poli" (silikon polikristalin) ) layer yang digunakan untuk gerbang MOSFET dalam beberapa proses. Vias (lubang) di lapisan silikon oksida isolasi memungkinkan arus mengalir di antara lapisan di mana diperlukan.

Chip modern, terutama chip logika kinerja tinggi, kepadatan tinggi, memiliki banyak lapisan logam dan oksida - 6 atau 8 atau lebih, mirip dengan PCB multi-layer.

Berikut adalah SEM (Scanning electron micrograp) yang menunjukkan penampang melintang pada lebar beberapa transistor.

Label di sisi kanan adalah fungsi / posisi dalam tumpukan. Label di sisi kiri adalah bahan.

Struktur hitam vertikal yang menghubungkan gerbang ke lapisan logam 1 disebut kontak. Ini terdiri dari lapisan benih Titanium, lapisan penghalang TiN dan colokan Tungsten.

Interlayer Via antara M!, M2, M3 dan M4 tidak ditampilkan.

Sebagai bonus, ada sesuatu yang sangat tidak biasa pada struktur ini. dapatkah seseorang mengatakan apa itu? balas di komentar.