Slankekur for smarttelefonen – Stadig mindre mikrobrikker er kun mulig ved hjelp av vakuum

Slankekur for smarttelefonen – Stadig mindre mikrobrikker er kun mulig ved hjelp av vakuum

Ved fremstilling av nåtidens mikrobrikker måles de enkelte strukturene som brukes, i nanometer. De minste støvpartiklene og til og med gassmoduler må ikke forstyrre. Det kreves vakuum for å holde dem unna.
Microchip-Production-4.jpg

I dag fungerer (nesten) ingenting uten mikrobrikker. Fra biler og produksjonsanlegg til smarttelefoner og kaffetraktere – disse små datamaskinene er installert overalt. Det er de som gjør det mulig med alle funksjonene som nå er tilgjengelige for oss bare ved å trykke på en knapp eller sveipe på en skjerm. Bak dette ligger en enorm datakraft i stadig mindre enheter. Mikrobrikkeprodusentene bruker for øyeblikket hovedsakelig 14 nm-teknologi, noe som betyr at de minste funksjonelle enhetene bare er 14 nanometer i størrelse. Til sammenligning er diameteren på et knappenålshode omtrent én million nanometer.

Chucker og vakuumsluser

Med disse størrelsene virker en støvpartikkel som en svær steinblokk. Derfor foregår produksjonen i rene rom med filtrert luft der gjenstander og personer kun tillates inngang etter grundig rengjøring og gjennom en luftsluse. Vakuumpumper brukes også til det sistnevnte for å suge støvpartikler av overflatene ved hjelp av negativt trykk.

Det er et lett overtrykk i det rene rommet, noe som betyr at ingenting kan komme inn – selv hvis det oppstår lekkasje. Den konstante luftstrømmen som kreves der, tilføres ovenfra. Den korresponderende ekstraksjonsenheten befinner seg i det doble gulvet. Silikonskivene, som utgjør grunnmaterialet for databrikkene, holdes av en vakuum-holdeanordning (chuck) på ulike fremstillingstrinn for å beskytte materialet.

Molekyler og ioner

Frem til nå har vi hatt å gjøre med grovvakuum. Men for å bygge mikroskopisk små strukturer, er det også nødvendig med høyvakuum. Blant annet gjelder dette når det skal gjøres avsetning av metall på silikonskiver. Først og fremst fordi metallene som brukes, når sitt kokepunkt ved relativt lave temperaturer, men også fordi selv den minste inklusjonen, selv av gassmolekyler, reduserer konduktiviteten til de løvtynne lagene. Det samme gjelder ioneimplantasjon. Der akselereres ioner i et elektrisk felt, rettet mot skivene og plassert i krystallgitteret.

EUV-litografi ville være umulig uten vakuum. Denne relativt nye prosessen bruker ekstremt ultrafiolett lys med svært kort bølgelengde til å eksponere spesielt små strukturer på skiveflaten. EUV-lys ville blitt fullstendig absorbert av luft etter bare noen få millimeter. Det kan bare spres uhindret dersom vakuumnivået er svært høyt. Denne teknologien og lignende metoder er forutsetningene, for eksempel, for at smarttelefonene våre blir tynnere og tynnere og samtidig får stadig bedre ytelse.

I en verden av halvledere viser teknologinoden til den minste produksjonsstørrelsen på den ledende forbindelsen i en mikrobrikke – og denne størrelsen har blitt stadig redusert over tid.

Den første noden hadde en størrelse på 10 mikrometer, som etter dagens standard er så tykt som en hageslange. I dagens masseproduksjon brukes en størrelse på 14 nanometer. Men det finnes allerede brikker som bruker 10 og til og med 7 nm teknologi. Det internasjonale teknologiveikartet for halvledere (ITRS) spår at 5 nanometer vil bli nådd rundt 2020.

Brikkeområdet blir omtrent halvert med hver nye teknologinode. Utviklingen av ytelsen til mikroelektroniske kretser følger Moores lov. Deretter dobles kompleksiteten i integrerte kretser hver 12. til 24. måned med minimale komponentkostnader.


Abonner på nyhetsbrevet ‘World of Vacuum'!
Abonner nå og hold deg oppdatert med de siste fascinerende nyhetene fra vakuumverdenen.

ABONNER