[Frage] aus welchem stoff besteht der Die? [Archiv]

BlackBirdSR

2004-09-27, 22:01:08

hi da ich immer sehr neugierig bin möcht ich gern mal wissen aus was die DIE beim amd xp cu besteht?

aus welchem metall ?

thx

gruss neugieriger r00t :D

Die Grundlage ist dotiertes Silizium. Also ein Siliziumeinkristall mit einigen gewollten Zusatzstoffen wie Phosphor Bor oder Arsen.

Darauf kommen dann Leitungen aus Poly-Silizium und Kupfer. Isolationsschichten werden durch Siliziumoxid, Nitride, und andere Stoffe erzeugt.
Wolfram steckt noch ab und an mit dabei.
Seit einiger Zeit auch nich Germanium

So in etwa..

r00t

2004-09-27, 22:30:26

Gast

2004-09-27, 23:00:13

Die Grundlage ist dotiertes Silizium. Also ein Siliziumeinkristall mit einigen gewollten Zusatzstoffen wie Phosphor Bor oder Arsen.

Darauf kommen dann Leitungen aus Poly-Silizium und Kupfer. Isolationsschichten werden durch Siliziumoxid, Nitride, und andere Stoffe erzeugt.
Wolfram steckt noch ab und an mit dabei.
Seit einiger Zeit auch nich Germanium

So in etwa..
Seit einiger Zeit auch nich Germanium soll doch sicher noch sein oder meinst nich;)

aber sonst nix zu beanstanden.

Gast

2004-09-27, 23:12:59

ups schon übel was alles in diesen chips für zeuch drin ist danke für die info :smile: und wie werden die dinger geformt?

alles in einen topf ungeschmolzen anschliesend gepresst oder gegossen? oder wie ?
ne das die werden aus einem 200-300 mm wäfer gesschnitten/gesägt.
diese wafer, werden von einem extra dafür gezüchtetem silziumkristal gewonnen.
Aus soeinem si kristall kann man natürlich mehr als einen wäfer scheinden.

zeckensack

2004-09-27, 23:51:55

ups schon übel was alles in diesen chips für zeuch drin ist danke für die info :smile: und wie werden die dinger geformt?

alles in einen topf ungeschmolzen anschliesend gepresst oder gegossen? oder wie ?Da ist nichts mit Pressen oder Gießen ;)
Man fängt mit einer blanken Siliziumscheibe ("Wafer") an. Alle Strukturen an der Wafer-Oberfläche werden dann mit Belichten/Ätzen/Aufdampfen erzeugt.

saaya

2004-09-28, 05:53:41

erstmal wird silizium, so weit ich weiss hochrein, geschmolzen. dann wird ein mutterkristal langsam in die rotierende masse aus fluessigem silizium eingelassen.

das silizium ordnet sich dann an der berits vorhandenen gitter kristallstruktur des mutterkristalls an. der kristall waechst und waechst. dabei wird der mutter kristall langsam nach oben gezogen. der kristall wird immer breiter bis er schliesslich in etwa so breit ist wie die spaeteren wafer (scheiben)

das ganze ding sieht aus wie ein sehr langer doenerspiess ^^

dass teil kuehlt ab und wird dann in duenne scheiben geschnitten, gesaegt passt glaub ich besser. das sind dann die roh-wafer.

silizium ist ein halbleiter, man kann es also mit verschiedenen metallen mischen und es leitet strom, oder leitet dann keinen strom mehr. was man will sind ja kanaele die leiten ,der strom soll ja aber nur in den kanaelen fliessen, also muss alles drum herum isolieren.

um die kanaele so fein zu bekommen wird eine art photofilm auf die wafer aufgetragen. dann benutzt man extrem feine schablonen, diese werden ueber die wafer gehalten und sehr kurzwelliges und energiereiches licht wird durch die schablone geschickt. an den stellen an denen das licht auf den film trifft reagiert dieser, wie ein photo. hinterher wird dann in einem saeurebad der fotofilm mit samt dem silizium drum herum weg geaetzt, es bleiben die leiterbahnen.

ganz bis ins detail weiss ichs auch nicht, aber ich glaub was ich bis jetzt geschrieben hab stimmt so weit und reicht eigentlich um das grundprinzip zu erklaeren :)

achso, bei soi werden die scheiben glaub ich beschichtet, dann zwei davon zusammengebacken und dann wird wieder ein stueck abgesaegt. hab das mal auf ibms seite gelesen hmmm oder hab ich da was falsch verstanden?

Zool

2004-09-28, 12:57:04

Im Groben ist die Erklärung von saaya schon richtig.

das silizium ordnet sich dann an der berits vorhandenen gitter kristallstruktur des mutterkristalls an. der kristall waechst und waechst. dabei wird der mutter kristall langsam nach oben gezogen. der kristall wird immer breiter bis er schliesslich in etwa so breit ist wie die spaeteren wafer (scheiben)

dass teil kuehlt ab und wird dann in duenne scheiben geschnitten, gesaegt passt glaub ich besser. das sind dann die roh-wafer.

Das ist das klassische Tiegelziehverfahren. Nach dem Sägen wird noch ordentlich die Oberfläche poliert (mechanisch und naßchemisch).

silizium ist ein halbleiter, man kann es also mit verschiedenen metallen mischen und es leitet strom, oder leitet dann keinen strom mehr. was man will sind ja kanaele die leiten ,der strom soll ja aber nur in den kanaelen fliessen, also muss alles drum herum isolieren.

Das Mischen mit Metallen hat nichts mit der Änderung der Leitfähigkeit des Halbleiters zu tun. Metall wird auf das Substrat zur Kontaktierung gebracht, eine leichte Änderung der Leitfähigkeit ist nur ein Nebeneffekt dabei (meist zwei Methoden: Ohmscher Kontakt oder Schottkykontakt).
Die Leitfähigkeit geschieht durch das Dotieren mit Elementen der III oder V Hauptgruppe. Dadurch bilden sich im vierwertigen Si "Löcher" oder "Freie Elektronen".

um die kanaele so fein zu bekommen wird eine art photofilm auf die wafer aufgetragen. dann benutzt man extrem feine schablonen, diese werden ueber die wafer gehalten und sehr kurzwelliges und energiereiches licht wird durch die schablone geschickt. an den stellen an denen das licht auf den film trifft reagiert dieser, wie ein photo. hinterher wird dann in einem saeurebad der fotofilm mit samt dem silizium drum herum weg geaetzt, es bleiben die leiterbahnen.

Dieser Prozess wird mehrmals wiederholt um die Strukturierung in der Tiefe zu erreichen. Momentan 8 bis 10 Layer bei aktuellen Prozis.

saaya

2004-09-28, 14:20:17

zool, weisst du mehr zum tiegelziehverfahren? ich hab mich schon immer gewundert wie sie es schaffen dass der kristall erst immer breiter und breiter wird, und sobald die gewuenschte breite erreicht is bleibt der rkistall aber gleichbreit und wird nur laenger, hat also nur oben diese kegelform.

erreichen sie die kegelform am kopf dadurch das sie den saatkristall immer wieder einteuchen und wieder herausziehen, und sobald die richtige breite erreicht ist wird der kristall einfach immer weiter herausgezogen? oder sind da noch irgendwelche tricks dabei?

und weisst du anehers zum soi? also es wird ne siliziumscheibe mit nem "insulator" beschichtet, und dann auf eine zweite siliziumscheibe gelegt. es entsteht ein sandwich mit dem "insulator" in der mitte. dann wird die obere scheibe knapp ueber der "insulator" schicht wieder abgesaegt? so dass man nun eine silizumscheibe mit "insulator" schicht und dadrauf noch eine duenne silizumscheibe hat?

oder hab ich dass falsch in erinnerung?

wenns so gemacht wird, weisst du wie sie es schaffen die zwei platten zu einem sandwich zu verschmelzen? einfach hitze? es darf ja keine luecken oder luftblasen geben...

BlackBirdSR

2004-09-28, 19:52:06

stav0815

2004-09-29, 11:33:48

Am Anfang ist der Kristallkeim, der in die Schmelze getaucht wird.

Durch Geschwindigkeit mit der die Schmelze um den Kristall rotiert und der Geschwindigkeit, mit der man den Kristall aus der Schmelze zieht, bestimmt sich dann durch physikalische Gesetze die Breite.
Also man vergrößert den Kristall einfach auf die erwünschte Breite, und zieht ihn dann mit konstanter Geschw.

Bei SOI hast du aber etwas durcheinander gebracht.
Es werden keine 2. Wafer benutzt. Also kein Sandwitch :)

jein, soganz korrekt is dies auch ned. ich kann dir wenn mein Dad wieder zuhause ist die Datenblätter mit funktion der Siliziumkristallzucht geben.

da wird nichts gezogen sondern die Temperatur machts :D
die muss zwischen (ka, is nur so was ich mal aufgeschnappt hab) zwischen 150 & 200 °C liegen damit es eine gleichmäßige Struktur bekommt. seit dem 0.35nm Prozess werden keine gezogenen mehr eingesetzt

BlackBirdSR

2004-09-29, 19:07:30

jein, soganz korrekt is dies auch ned. ich kann dir wenn mein Dad wieder zuhause ist die Datenblätter mit funktion der Siliziumkristallzucht geben.

da wird nichts gezogen sondern die Temperatur machts :D
die muss zwischen (ka, is nur so was ich mal aufgeschnappt hab) zwischen 150 & 200 °C liegen damit es eine gleichmäßige Struktur bekommt. seit dem 0.35nm Prozess werden keine gezogenen mehr eingesetzt

nur so nebenbei:
Silizum schmilzt bei ca 1400°C..

klutob

2004-09-29, 19:19:07

Wird der Siliziumeinkristall heute schon in ausreichender Reinheit direkt aus der Schmelze gezogen?
Entfällt das nachgelagerte Zonenschmelzen des "Dönerspießes"?

Gast

2004-09-29, 19:43:13

Und was kommt raus wenn alles fertig geschmolzen, gedreht, gezogen, geschichtet wurde ^^ Der Prozessor oder was...

Stone2001

2004-09-29, 19:44:25

Wird der Siliziumeinkristall heute schon in ausreichender Reinheit direkt aus der Schmelze gezogen?
Entfällt das nachgelagerte Zonenschmelzen des "Dönerspießes"?
Ja, wird er!
Das Zonenschmelzen ist eigentlich ein alternatives Herstellungsverfahren zum Tiegelziehverfahren. Beim Tiegel entsteht aus der Siliziumstab aus der Schmelze, beim Zonenziehverfahren wird er schon vorgeformt und durch die Induktionsspule nur noch gesäubert und reorganisiert.
Das Zonenziehverfahren wird manchmal noch zum säubern der Stäbe aus dem Tiegelziehverfahren benutzt. Hier fehlt einfach die Verschmutzungsquelle Tiegel.

stav0815

2004-09-29, 19:51:48

nur so nebenbei:
Silizum schmilzt bei ca 1400°C..
nur mal so nebenbei:
ich rede vom gleichmäßigen auskristalleiren ;)

Stone2001

2004-09-29, 19:52:38

und weisst du anehers zum soi? also es wird ne siliziumscheibe mit nem "insulator" beschichtet, und dann auf eine zweite siliziumscheibe gelegt. es entsteht ein sandwich mit dem "insulator" in der mitte. dann wird die obere scheibe knapp ueber der "insulator" schicht wieder abgesaegt? so dass man nun eine silizumscheibe mit "insulator" schicht und dadrauf noch eine duenne silizumscheibe hat?

Beim SOI nimmt als Basis einen ganz normalen Siliziumwafer. Dieser bekommt eine Isolierschicht verpasst, das kann z.b. Saphir (AL2O3) oder SiO sein. Auf dieser Schicht wird dann einfach wieder eine Si-Schicht mittels Epitaxie aufgetragen, welches dann ganz normaler bearbeitet werden kann.

killhack

2004-09-29, 20:22:28

Wenn der Wafer mit den eigentlichen Chips fertig ist wird er vorgetestet(Welche Chips fukntionieren und welche minderwertig sind bzw. Dummys) und dann kommt er ins Backend.
D.h. entweder werden die Wafer verpackt und verschickt an andere Backend Standorte (AMD Dresden hat kein Backend) oder lokal im Backend verarbeitet. Bumps zum OPGA bekommen sie noch in Dresden(C4), der Rest dann in Malaysia. Wie es bei AMD dann weiter im Backend abläuft weis ich nicht, kenne es nur bei Speicherproduktion.

BlackBirdSR

2004-09-29, 21:15:14

nur mal so nebenbei:
ich rede vom gleichmäßigen auskristalleiren ;)

Tja, reden wir jetzt von der Kristallzucht aus einer Schmelze oder nicht?
Dann geht das auch nicht bei 200°C.

Coda

2004-09-29, 21:29:31

Und was kommt raus wenn alles fertig geschmolzen, gedreht, gezogen, geschichtet wurde ^^ Der Prozessor oder was...
Ja, must du nur noch auf das Package draufbasteln und die Pins verbinden.

stav0815

2004-09-29, 23:35:59

mein Fehler.
das ding an dem der kristall anfängt zu wachsen muss 200°C haben, sry. desweiteren wird das ding zwar gedreht aber gezogen wird nix. und gedreht wird es nur seeeeehr langsam

stav0815

2004-09-29, 23:38:14

Ja, must du nur noch auf das Package draufbasteln und die Pins verbinden.

wie wärs mit belichten der wafer? ;)

BlackBirdSR

2004-09-30, 00:22:41

mein Fehler.
das ding an dem der kristall anfängt zu wachsen muss 200°C haben, sry. desweiteren wird das ding zwar gedreht aber gezogen wird nix. und gedreht wird es nur seeeeehr langsam

Du meinst den Keim.

Aber andere Sache. Wie willst du einen Kristall mit mehreren Metern Länge und 300mm Breite züchten, wenn du den Keim nur in der Schmelze drehst?
Darum zieht man ja... schön langsam aus der Schmelze nachdem der Einkristall auf die gewünschten Maße verbreitert wurde.

stav0815

2004-09-30, 06:28:56

Du meinst den Keim.

Aber andere Sache. Wie willst du einen Kristall mit mehreren Metern Länge und 300mm Breite züchten, wenn du den Keim nur in der Schmelze drehst?
Darum zieht man ja... schön langsam aus der Schmelze nachdem der Einkristall auf die gewünschten Maße verbreitert wurde.

ich muss mir heute nochmal das papier mit der funktionsweise der maschine mal anschauen... is sowas hochechnisches. aber so wurde es mir gesagt, kA wie die des machen. mein vater verkauft für die maschinen auch nur die optischen temperaturmesser

die werden größer rausgezogen und nachbearbeitet steht da drin. allerdings sind das wafer für Speicherchips im 250nm Prozess oder so (bei 200mm...)

klutob

2004-09-30, 12:12:44

Das Zonenziehverfahren wird manchmal noch zum säubern der Stäbe aus dem Tiegelziehverfahren benutzt. Hier fehlt einfach die Verschmutzungsquelle Tiegel.
Genau diese Verfahrenweise schwebte mir als Standardverfahren vor ("schnelles" Ziehen aus der Schmelze und anschließende Rekristallation zum Si-Einkristall durch Zonenschmelzen)?
Wenn man einen Einkristall "ziehen" möchte, muß man doch den "Vorschub", der Kristallisationsgeschwindigkeit anpassen. D.h. aber dann doch, daß man nicht mehr die 3-dimensionale Abmessung kontrollieren kann.

saaya

2004-10-01, 18:47:34

Beim SOI nimmt als Basis einen ganz normalen Siliziumwafer. Dieser bekommt eine Isolierschicht verpasst, das kann z.b. Saphir (AL2O3) oder SiO sein. Auf dieser Schicht wird dann einfach wieder eine Si-Schicht mittels Epitaxie aufgetragen, welches dann ganz normaler bearbeitet werden kann.

was ist epitaxie? :D

Stone2001

2004-10-01, 21:26:54

was ist epitaxie? :D
Epitaxie ist ein Beschichtungsverfahren zur mono- oder polykristallinen Fortsetzung des Substrats. ;) D.h. mit Hilfe der Epitaxie ist es möglich, dünne Schichten eines Materials auf eine bereits vorhandene Schicht aufzutragen.
Man unterscheidet zwischen Mono und Heteroepitaxie. Bei der Monoepitaxie sind die zwei Materialien identisch, also das Substrat besteht aus Silizium und das aufwachsende Material ist Silizium. Da beide Materialien dieselbe Gitterkonstante haben, bliebt das Material monokristallin. Bei der Heteroepitaxie sind das Substrat und das aufwachsende Material aus verschiedenen Elementen. Also Si auf Saphir (AL2O3) oder SiO2 / SiO. Sind die Gitterkonstante nahezu identisch (wie bei Saphir und Si) bleibt der Kristall monokristallin, ansonsten wird die Schicht polykristallin.
Die ganzen Vorgänge wie die Epitaxie abläuft, spare ich mir mal ... . Was man allerdings noch erwähnen sollte ist, das die Schicht extrem eben sind, d.h. man hat einen Höhenunterschied von ca. 5 Atomlagen auf einem 12" Wafer. (Die Atome lagern sich gerne an Ecken und Kanten an)

saaya

2004-10-04, 07:52:57

und wie ist das dann mit strained silicon?

die gitterstruktur ist doch eigentlich anders, aber anstatt dass sich eine heterokrytalline schicht bildet entsteht gerade eben doch eine homogene kristallstruktur, richtig?

weiss zufaellig jemand wie genau das gemacht wird? wird das ilizium einfach im nicht auskristallisierten zustand auf die kristalline struktur aufgetragen und nimmt dann dessen struktur an?

und wie genau laeufft das mit der epitaxie? fluessige loesung? geschmolzenes silizium? einzelne atome? siliziumstaub?

Stone2001

2004-10-04, 09:46:00

und wie ist das dann mit strained silicon?
Der prinzipielle Aufbau eines Feldeffekttransistors ist bekannt, oder?
Also, direkt unter dem Gate (bzw. unter der Oxid-Schicht) befindet sich eine dünne Silizium-Schicht (extrem dünn, nur wenige Atomlagen), darunter befindet sich eine Silizium-Germanium-Schicht.
Die Silizium-Germanium-Schicht bewirkt nun, das die darüberliegende Silizium gestreckt wird. Gestreckt bedeutet hier, das die Gitterkonstante etwas größer wird (im Bereich von 1%-2%). Der Streckungseffekt kommt deshalb zustande, weil Germanium eine größere Gitterkonstante als Silizium hat. Die Siliziumschicht bleibt aber trotzdem noch homogen.
Diese Streckung wirkt sich nun positiv auf die Ladungsträgerbeweglichkeit aus, es sind einfach weniger Atome da, an denen man sich stoßen könnte! ;) Je nach Quelle verbessert sich die Beweglichkeit um 30% bis 70%. Dadurch läßt sich der Transistor schneller takten.
AFAIK versuchen Intel und AMD diesen Effekt auch ohne die zusätzliche SiGe-SChicht zu erzielen.
und wie genau laeufft das mit der epitaxie? fluessige loesung? geschmolzenes silizium? einzelne atome? siliziumstaub?
OK, gehen wir doch noch kurz auf den Ablauf ein. ;)
Also, das ganze findet in einem sog. Reaktor bei ca. 1000-1200°C statt. Der Reaktor ist mit Wasserstoffgas gefüllt, insgesamt herrscht aber ein recht geringer Druck. In den Reaktor wird dann ein sog. Reaktionsgas eingebracht, das ist z.b. Silan (SiH4) oder SiCl4. Die Gase zerfallen dann aufgrund der hohen Temperaturen in Silizium, was sich dann als Niederschlag auf dem Wafer bemerkbar macht, und andere Gase (HCL oder SiCl2).
Durch zusätzliches Einbringen von Dotiergasen, kann man diese Siliziumschicht, die dann aufwächst, auch gleichzeitig dotieren.
Bei der Epitaxie hat man normalerweise Aufwachsraten von 0.5 µm bis mehrere µm pro Minute.

Gast

2004-10-04, 12:27:28

Der prinzipielle Aufbau eines Feldeffekttransistors ist bekannt, oder?
Also, direkt unter dem Gate (bzw. unter der Oxid-Schicht) befindet sich eine dünne Silizium-Schicht (extrem dünn, nur wenige Atomlagen), darunter befindet sich eine Silizium-Germanium-Schicht.
Die Silizium-Germanium-Schicht bewirkt nun, das die darüberliegende Silizium gestreckt wird. Gestreckt bedeutet hier, das die Gitterkonstante etwas größer wird (im Bereich von 1%-2%). Der Streckungseffekt kommt deshalb zustande, weil Germanium eine größere Gitterkonstante als Silizium hat. Die Siliziumschicht bleibt aber trotzdem noch homogen.
Diese Streckung wirkt sich nun positiv auf die Ladungsträgerbeweglichkeit aus, es sind einfach weniger Atome da, an denen man sich stoßen könnte! ;) Je nach Quelle verbessert sich die Beweglichkeit um 30% bis 70%. Dadurch läßt sich der Transistor schneller takten.
AFAIK versuchen Intel und AMD diesen Effekt auch ohne die zusätzliche SiGe-SChicht zu erzielen.

Dazu kommt, dass man das Gitter auch komprimieren kann.
Das Strecken beschleunigt soweit ich weiss, vornehmlich N-MOS, die jedoch eh schon recht schnell sind (im Vergleich)
Ein komrpimiertes Gitter ist dafür besser um P-MOS Transistoren zu beschleunigen.

Läuft aber alles unter dem Begriff "Strained" Silicon. Ist halt ne negative Streckung *g+

Hab vergessen mich einzuloggen
BBSR

saaya

2004-10-04, 17:04:39

danke! :)

nur 1-2%? ich dachte das ist mehr... hmmm
von dieser seite der chip herstellung hab ich bis jetzt noch nichts gehoert, ist echt interessant :D

Stone2001

2004-10-04, 17:41:24

danke! :)
Keine Ursache! ;)

nur 1-2%? ich dachte das ist mehr...
Silizium hat eine Gitterkonstante von 5.431 Ängström, Germanium von 5.646 Ängström, sind nur knapp 4%, reicht aber aus, das man auf einer Siliziumschicht, keine Germaniumschicht aufwachsen lassen kann. Das geht zwar, aber nur mit Hilfe von gewissen Atomen (z.B. Antimon), die man als Zwischenschicht einsetzen kann. Von daher ist 1%-2% doch recht viel.