מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצור VLSI Lecture 1 Yosi Shacham-Diamand Department of Physical Electronics Tek-Aviv

1. מבוא לתהליכי מזעור - טכנולוגיות ייצורVLSI Lecture 1 Yosi Shacham-Diamand Department of Physical Electronics Tek-Aviv University, Ramat-Aviv, 69978 yosish@eng.tau.ac.il Introduction to VLSI, TAU 2000

2. Top-down evolution of Micro-System Technologies Semiconductor microelectronics, (1960 -), 140B$ (@1998), 17% CAGR Micro-Electro-Mechanical Systems (1985 - ) mElectro-Opto Mechanical Systems (1980 - ) m-Bio- m-Chemical (1995 - ) Micro-System-Technology (MST) - System on a chip - Integrated electronics, MEMS, mBio, mChemistry & mElectro-optics

3. Interconnect network - 6-7 layers of metallization Silicon substrate (600-800 mm) Active devices layer ( 1-2 mm) Structure of microchips

4. Micro-technology - Similar to painting & carving - just on a much smaller scale Add layers of paint or other matter - remove excess matter

5. Chip vertical cross section מתכת מבודד מתכת סיליקון אינטל 2000

6. Develop micron scale disciplines: Mechanical, biological, chemical and integrate them on a chip with microelectronics Build “ a system on a chip” Keep miniaturizing it - the evolutionary methodology Top down approach

9. 1. שיפור ביצועים - הגדלת מהירות, הורדת הספק (הגדלת זמן שימוש) 2. הקטנת נפח, שטח - יותר ניידות, גישה ונוחות. 3. הקטנת מחיר - חסכום בזיווד ואריזת מספר רכיבים ביחד. 4. הגדלת אמינות - פחות חיבורים, נפח קטן, 5. קלות תכנון - יצירת מערכים גדולים עם אותם תאי-יחידה 6. הקטנת פרמטרים פרזיטים - קיבוליות, השראות. 7. חסכון בנפח מגיבים בתהליכים כימים מדוע לשלב מערכות על אותו שבב ?

10. המערכות מיוצרות על בסיס טכנולוגיות מיקרואלקטרוניקה קיימות לייצור המוני של מעגלים משולבים (IC) המערכות נמצאות על פני השטח של מצעי מוליכים למחצה, זכוכית, חומרים אורגנים או בנפח שלהם. ייצור הרכיבים נעשה בעזרת תהליכים כימים אופיזיקילים: הוספת שכבות או אלמנטים בודדים (תאים, מולקולות..) הורדת שכבות - איכול חומר שינוי תכונות של שכבות - שינוי מוליכות, תכונותאופטיוות... איך מייצרים מערכות ממוזערות ?

11. Thicker films deeper etches fewer steps Removal of underlying materials to release mechanical structures Multiple Processing Cycles DEPOSITION REMOVAL PATTERN OF OF TRANSFER MATERIAL MATERIAL PROBE INDIVIDUAL ASSEMBLY PACKAGE FINAL SECTIONING TESTING DIE INTO PACKAGE SEAL TEST Special probing, sectioning and handling procedures to protect released parts Encapsulate some parts of device but expose others Test more than just electrical functions תהליכי ייצור במיקרואלקטרוניקה - מבוא