Yarımkeçirici proses axını

Heç vaxt fizika və ya riyaziyyatı öyrənməmiş olsanız belə, bunu başa düşə bilərsiniz, lakin bu, bir az çox sadədir və yeni başlayanlar üçün uyğundur. CMOS haqqında daha çox bilmək istəyirsinizsə, bu məsələnin məzmununu oxumalısınız, çünki yalnız proses axını (yəni diodun istehsal prosesi) başa düşüldükdən sonra aşağıdakı məzmunu başa düşməyə davam edə bilərsiniz. O zaman gəlin bu buraxılışda bu CMOS-un tökmə müəssisəsində necə istehsal olunduğunu öyrənək (mütərəqqi prosesi nümunə kimi götürsək, qabaqcıl prosesin CMOS-u struktur və istehsal prinsipinə görə fərqlidir).

İlk növbədə bilməlisiniz ki, tökmə zavodunun təchizatçıdan aldığı vafli (silikon vaflitəchizatçı) bir-bir, 200 mm radiusla (8 düymzavod) və ya 300 mm (12 düymzavod). Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, əslində substrat adlandırdığımız böyük bir torta bənzəyir.

Lakin buna bu cür baxmaq bizim üçün əlverişli deyil. Aşağıdan yuxarıya baxırıq və aşağıdakı rəqəmə çevrilən kəsişmə görünüşünə baxırıq.

Sonra, CMOS modelinin necə göründüyünə baxaq. Faktiki proses minlərlə addım tələb etdiyi üçün burada ən sadə 8 düymlük vaflinin əsas addımları haqqında danışacağam.

 

 

Quyu və inversiya qatının hazırlanması:

Yəni, quyu ion implantasiyası ilə substrata implantasiya edilir (İon İmplantasiyası, bundan sonra imp). Əgər NMOS etmək istəyirsinizsə, P tipli quyuları implantasiya etməlisiniz. PMOS etmək istəyirsinizsə, N tipli quyuları implantasiya etməlisiniz. Rahatlığınız üçün NMOS-u nümunə götürək. İon implantasiya maşını substrata implantasiya ediləcək P tipli elementləri müəyyən bir dərinliyə implantasiya edir və sonra bu ionları aktivləşdirmək və ətrafa yaymaq üçün onları soba borusunda yüksək temperaturda qızdırır. Bununla quyunun hasilatı tamamlanır. İstehsal tamamlandıqdan sonra belə görünür.

Quyunu etdikdən sonra, məqsədi kanal cərəyanının və eşik gərginliyinin ölçüsünü idarə etmək olan digər ion implantasiya mərhələləri var. Hər kəs onu inversiya təbəqəsi adlandıra bilər. NMOS etmək istəyirsinizsə, inversiya təbəqəsi P tipli ionlarla, PMOS etmək istəyirsinizsə, inversiya təbəqəsi N tipli ionlarla implantasiya edilir. İmplantasiyadan sonra aşağıdakı modeldir.

Burada ion implantasiyası zamanı enerji, bucaq, ion konsentrasiyası və s. kimi çoxlu məzmunlar var ki, bunlar bu məsələyə daxil edilmir və mən inanıram ki, əgər bunları bilirsinizsə, siz insayder olmalısınız və siz onları öyrənmək üçün bir yol olmalıdır.

 

SiO2 istehsalı:

Silikon dioksid (SiO2, bundan sonra oksid adlandırılacaq) daha sonra hazırlanacaq. CMOS istehsal prosesində oksid hazırlamağın bir çox yolu var. Burada SiO2 qapının altında istifadə olunur və onun qalınlığı eşik gərginliyinin ölçüsünə və kanal cərəyanının ölçüsünə birbaşa təsir göstərir. Buna görə də, tökmə zavodlarının əksəriyyəti bu mərhələdə ən yüksək keyfiyyət, ən dəqiq qalınlığa nəzarət və ən yaxşı vahidlik ilə soba borusu oksidləşmə üsulunu seçir. Əslində, çox sadədir, yəni oksigenli bir soba borusunda, SiO2 yaratmaq üçün oksigen və silisiumun kimyəvi reaksiyaya girməsinə imkan vermək üçün yüksək temperaturdan istifadə olunur. Bu şəkildə Si-nin səthində aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi nazik SiO2 təbəqəsi əmələ gəlir.

Əlbəttə, burada neçə dərəcə lazımdır, nə qədər oksigen konsentrasiyası lazımdır, yüksək temperatur nə qədər lazımdır və s. çox spesifik.

Qapı sonunun formalaşması:

Amma hələ bitməyib. SiO2 sadəcə ipə bərabərdir və əsl qapı (Poly) hələ başlamamışdır. Beləliklə, növbəti addımımız SiO2 (polisilikon da tək silikon elementdən ibarətdir, lakin qəfəslərin düzülüşü fərqlidir. Məndən niyə substratın tək kristal silisiumdan, qapının isə polisilikondan istifadə etdiyini soruşmayın. Orada) üzərinə polisilikon təbəqəsi qoymaqdır. Yarımkeçiricilər fizikası adlı kitabdır, bu barədə öyrənə bilərsiniz. Poli həm də CMOS-da çox kritik bir əlaqədir, lakin poli komponenti Si-dir və SiO2 böyüyən kimi Si substratı ilə birbaşa reaksiya ilə yarana bilməz. Bunun üçün əfsanəvi CVD (Kimyəvi Buxar Çöküntüsü) tələb olunur ki, bu da vakuumda kimyəvi reaksiya vermək və yaranan obyekti vafli üzərində çökdürməkdir. Bu nümunədə əmələ gələn maddə polisilikondur və sonra vafli üzərində çökdürülür (burada deməliyəm ki, poli soba borusunda CVD ilə əmələ gəlir, ona görə də poli generasiyası təmiz CVD maşını ilə aparılmır).

Amma bu üsulla əmələ gələn polisilikon bütün vafli üzərində çökəcək və yağışdan sonra belə görünür.

 

Poly və SiO2 məruz qalma:

Bu addımda, yuxarıda poli, altda SiO2 və altda substrat olmaqla, istədiyimiz şaquli quruluş əslində formalaşmışdır. Ancaq indi bütün gofret belədir və "kran" strukturu olmaq üçün bizə yalnız müəyyən bir mövqe lazımdır. Beləliklə, bütün prosesdə ən kritik addım var - ifşa.
Əvvəlcə vaflinin səthinə fotorezist qatını yayırıq və bu belə olur.

Sonra müəyyən edilmiş maskanı (maskada dövrə nümunəsi müəyyən edilmişdir) üzərinə qoyun və nəhayət, müəyyən bir dalğa uzunluğunun işığı ilə şüalandırın. Fotorezist şüalanan ərazidə aktivləşəcək. Maskanın blokladığı sahə işıq mənbəyi tərəfindən işıqlandırılmadığı üçün bu fotorezist parçası aktivləşdirilmir.

Aktivləşdirilmiş fotorezisti xüsusi kimyəvi maye ilə yumaq çox asan olduğundan, aktivləşdirilməmiş fotorezisti yumaq mümkün olmadığı halda, şüalanmadan sonra aktivləşdirilmiş fotorezisti yumaq üçün xüsusi maye istifadə olunur və nəhayət, bu belə olur. Poly və SiO2-nin saxlanması lazım olan yerdə fotorezist, saxlanması lazım olmayan yerdə isə fotorezistin çıxarılması.