BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN - Thiết kế hệ thống số VLSI - CHỦ ĐỀ - TÌM HIỂU VỀ HỆ QUANG HỌC TẠO MASK (LENS) VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI, SAI SỐ CHẾ TẠO CỦA CÁC TIẾN TRÌNH SẢN XUẤT VI MẠCH HIỆN ĐẠI

Báo cáo tập lớn TÌM HIỂU VỀ HỆ QUANG HỌC TẠO MASK (LENS) VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI, SAI SỐ CHẾ TẠO CỦA CÁC TIẾN TRÌNH SẢN XUẤT VI MẠCH HIỆN ĐẠI Nội d ung Phần Phần Phần Giới Thiệu Quy Trình Sản Xuất Vi Mạch Tìm hiểu hệ quang học tạo mask (Lens) Độ phân giải, sai số chế tạo tiến trình sản xuất vi mạch đại Phần : Giới thiệu quy trình sản xuất vi mạch Phân loại Thiết kế vi mạch thường chia làm loại: ● Thiết kế số (Digital IC design) ● Thiết kế tương tự (Analog IC design) ● Thiết kế tín hiệu hỗn hợp (Mixed-signal design) Quy trình thiết kế gồm cơng đoạn chính: ●Thiết kế luận lý (Front End design) ●Thiết kế vật lý (Back End design) Chi tiết quy trình ● System design ( người thiết kế thường trưởng dự án ) ● Function design (team leader chịu trách nhiệm chia nhỏ cơng việc cho thành viên nhóm) ● Synthesis – Place – Route (chuyển mức thiết kế RTLs thành quan hệ logic, kết dc ‘net-list’ cấu trúc theo tiêu chuẩn thường EDIF) ● Layout design (sử dụng công cụ CAD để chuyển net-list sang kiểu data cho layout) ● Mask pattern design(mask data gửi tới nhà sản xuất mask để nhận mask kim loại phù hợp) ● Sản xuất mask( khuôn để đúc vi mạch lên silicon) ● Chuẩn bị wafer (tinh chế Si02 thành silic nguyên chất ) ● Các trình xử lý wafer ● Kiểm tra, đóng gói xuất xưởng Hình ảnh nơi sản xuất Phần 2: Tìm hiểu hệ quang học tạo Tổng quanmask quang học Quang học ngành vật lý học nghiên cứu tính chất hoạt động ánh sáng, bao gồm tương tác với vật chất cách chế tạo dụng cụ nhằm sử dụng phát Phạm vi quang học thường nghiên cứu bước sóng khả kiến, tử ngoại, hồng ngoại Mask(Lens quang học) - Mask (lens) quang học công cụ quan trọng sử dụng để điều chỉnh kiểm sốt luồng ánh sáng Nó bề mặt suốt có hình dạng đặc biệt, làm từ vật liệu thủy tinh nhựa, có khả tác động lên tia sáng qua - Một vài vai trị mask: + Điều chỉnh tập trung ánh sáng + Phân cực ánh sáng + Phân tán làm mờ ánh sáng Ứng Dụng Các Loại Mask Photomask Sử dụng công nghệ lithography để tạo mẫu mô - wafer trình sản xuất chip điện tử Mask công nghệ quét nhận dạng - Sử dụng thiết bị quét nhận dạng để tạo mẫu mô điều chỉnh ánh sáng giúp thu nhận thơng tin xác tạo hình ảnh chất lượng cao Mask cơng nghệ in ấn - Sử dụng công nghệ in ấn để tạo mẫu mô mặt in Mask công nghệ hiển thị - Sử dụng để tạo mẫu mô lớp vật liệu hình LCD OLED Mask quang học quang viễn thám - Sử dụng quang học quang viễn thám để tạo mẫu mô ánh sáng thiết bị quang học Các vật liệu phổ biến sử dụng để sản xuất mask Soda-lime glass - Gía thành rẻ dễ gia công hạn chế việc truyền ánh sáng UV nên sử dụng cho ứng dụng không yêu cầu phổ UV rộng Quartz(Silica) - Sử dụng công nghệ lithography Khả chịu nhiệt cao độ ổn định tốt Chrome - Sử dụng việc tạo mask lithography, khả chịu nhiệt cao dễ gia công Silicice - Sử dụng ứng dụng lithography cao cấp, khả chiụ nhiệt phản xạ tốt, giúp tăng độ xác độ phân giải mask Nguyên lý hoạt động Các nguyên lý quang học liên quan đến mask, chẳng hạn khúc xạ, tán xạ, phản xạ lăng kính - Sự khúc xạ: Sự khúc xạ tượng ánh sáng gặp bề mặt phân cách hai mơi trường có số khúc xạ khác bị thay đổi hướng Khi mask gặp ánh sáng, khúc xạ sử dụng để điều chỉnh hướng tập trung ánh sáng vào điểm khu vực định - Sự tán xạ: Sự tán xạ tượng ánh sáng gặp phải rắn, chất lỏng khí có kích thước nhỏ bị phân tán nhiều hướng khác Khi mask có tính chất tán xạ, sử dụng để làm mờ phân tán ánh sáng tạo hiệu ứng quang học đặc biệt - Sự phản xạ: Sự phản xạ tượng ánh sáng gặp bề mặt bị phản xạ lại Mask thiết kế để có tính chất phản xạ, cho phép điều chỉnh hướng phân phối ánh sáng theo ý muốn Nguyên lý hoạt động - Lăng kính: Lăng kính cấu trúc quang học có khả chuyển đổi điều chỉnh hướng ánh sáng Khi mask có tính chất lăng kính, sử dụng để tập trung, phân tán chuyển đổi hướng ánh sáng theo cách đặc biệt Lăng kính mask có hình dạng cong, phân chia ánh sáng thành góc khác tạo hiệu ứng quang học độ Nguyên lý hoạt động Các công nghệ quy trình sản xuất mask, bao gồm cách thiết kế, gia cơng đánh bóng - Thiết kế mask: tạo mơ hình kĩ thuật vẽ CAD - Gia công vật liệu bản: + Cắt + Gia cơng bề mặt + Áp phích cơng nghệ mask + Photolithography + Ép kính Nguyên lý hoạt động Ứng dụng mask quang học + Hệ thống quang học + Các hệ thống phân tán ánh sáng + Hệ thống tập trung ánh sáng + Viễn thám + Các hệ thống quan sát không gian + Các hệ thống quan sát từ xa + Cơng nghệ hình + Máy quét Nguyên lý hoạt động Ứng dụng mask thực tế + Công nghệ chế tạo vi mạch + Công nghệ mô quang + Công nghệ hiển thị + Công nghệ in ấn + Công nghệ quét nhận dạng Phần 3: ĐỘ PHÂN GIẢI, SAI SỐ CHẾ TẠO CỦA CÁC TIẾN TRÌNH SẢN XUẤT VI MẠCH Độ phân giải - Các thành phần transitor planar bao gồm: +Gate(G):Cực cổng +Source(S):Cực nguồn +Drain(D):cực máng, dùng để nhận hạt electron mang điện từ cực nguồn sang Phần 3: ĐỘ PHÂN GIẢI, SAI SỐ CHẾ TẠO CỦA CÁC TIẾN TRÌNH SẢN XUẤT VI MẠCH Độ phân giải - Về mặt tiêu thụ điện, cấu trúc FinFET, cực cổng với lớp oxide bọc source drain từ hướng nên chặn việc rị rỉ electron ngồi Trong đó, bóng bán dẫn planar lớp oxide chặn hướng mà thơi Nói cách khác, điện rị rỉ nên việc đổi trạng thái từ Off sang On tiêu thụ điện Như thời gian dùng pin cải thiện Độ phân giải - Hiện nay, dây chuyền 14nm trở xuống dùng công nghệ FinFET - Tuy nhiên, lúc số 14nm, 10nm, 7nm… không cịn đại diện cho gate length kiến trúc chip dựng lên thành chiều rồi, không dạng phẳng chiều transitor planar nên đo gate length - Hiện nay, số 14nm, 10nm, 7nm… dùng để “thế hệ” dây chuyền sản xuất, hay gọi process node, process technology, hay đơn giản node Sai số chế tạo tiến trình sản xuất vi mạch đại Khái niệm: Sai số chế tạo thể độ xác trình sản xuất chi tiết chip Sai số chế tạo đo đơn vị nm (nanomet), khoảng cách kích thước thực tế chi tiết sản xuất kích thước mục tiêu ban đầu Nguyên nhân + Do thay đổi nhiệt độ độ ẩm + Do Độ xác máy móc thiết bị sản xuất + Do Q trình etsa photolithography + Thiết kế vi mạch Sai số chế tạo tiến trình sản xuất vi mạch đại Cách khắc phục + Kiểm soát trình sản xuất + Cải tiến thiết kế vi mạch + Sử dụng công nghệ sản xuất + Tối ưu hóa điều kiện mơi trường + Kiểm sốt chất lượng sản phẩm