Tok procesa poluprovodnika

Možete ga razumjeti čak i ako nikada niste studirali fiziku ili matematiku, ali je malo previše jednostavan i pogodan za početnike. Ako želite saznati više o CMOS-u, morate pročitati sadržaj ovog izdanja, jer tek nakon razumijevanja toka procesa (tj. procesa proizvodnje diode) možete nastaviti s razumijevanjem sljedećeg sadržaja. Onda hajde da naučimo kako se ovaj CMOS proizvodi u livnici u ovom broju (uzimajući za primer nenapredni proces, CMOS naprednog procesa se razlikuje po strukturi i principu proizvodnje).

Prije svega, morate znati da oblatne koje ljevaonica dobije od dobavljača (silikonska pločicadobavljač) su jedan po jedan, sa radijusom od 200 mm (8-inčnifabrički) ili 300mm (12 inčafabrika). Kao što je prikazano na slici ispod, zapravo je slična velikoj torti koju nazivamo supstratom.

Međutim, nije nam zgodno na to gledati na ovaj način. Gledamo odozdo prema gore i gledamo pogled na poprečni presjek, koji postaje sljedeća slika.

Dalje, da vidimo kako izgleda CMOS model. Budući da stvarni proces zahtijeva hiljade koraka, ovdje ću govoriti o glavnim koracima najjednostavnije 8-inčne pločice.

 

Izrada bunara i inverzija sloja:
To jest, bunar se implantira u supstrat ionskom implantacijom (Ion Implantation, u daljem tekstu imp). Ako želite da napravite NMOS, morate implantirati bunare tipa P. Ako želite da napravite PMOS, morate implantirati bunare tipa N. Radi vaše udobnosti, uzmimo NMOS kao primjer. Mašina za ionsku implantaciju implantira elemente tipa P koji se implantiraju u podlogu do određene dubine, a zatim ih zagrijava na visokoj temperaturi u cijevi peći kako bi aktivirali te ione i raspršili ih okolo. Time je završena proizvodnja bunara. Ovako to izgleda nakon završetka proizvodnje.

Nakon izrade bunara, slijede drugi koraci ionske implantacije, čija je svrha kontrola veličine struje kanala i graničnog napona. Svako to može nazvati slojem inverzije. Ako želite da napravite NMOS, inverzioni sloj se implantira sa jonima P-tipa, a ako želite da napravite PMOS, inverzioni sloj se implantira sa jonima N-tipa. Nakon implantacije, to je sljedeći model.

Ovdje ima dosta sadržaja, poput energije, kuta, koncentracije jona tokom implantacije jona itd., koji nisu uključeni u ovo izdanje, a vjerujem da ako znate te stvari, morate biti insajder i mora imati način da ih nauči.

Pravljenje SiO2:
Silicijum dioksid (SiO2, u daljem tekstu oksid) biće napravljen kasnije. U procesu proizvodnje CMOS-a, postoji mnogo načina za stvaranje oksida. Ovdje se SiO2 koristi ispod gejta, a njegova debljina direktno utiče na veličinu graničnog napona i veličinu struje kanala. Stoga većina livnica bira metodu oksidacije cijevi peći s najvišim kvalitetom, najpreciznijom kontrolom debljine i najboljom uniformnošću u ovom koraku. U stvari, vrlo je jednostavno, to jest, u cijevi peći s kisikom se koristi visoka temperatura kako bi se omogućilo da kisik i silicij kemijski reagiraju kako bi se stvorio SiO2. Na taj način se stvara tanak sloj SiO2 na površini Si, kao što je prikazano na donjoj slici.

Naravno, tu ima i dosta konkretnih podataka, koliko je stepeni potrebno, kolika je koncentracija kiseonika, koliko dugo je potrebna visoka temperatura itd. To nisu ono što sada razmatramo, to su previše specifično.
Formiranje kraja kapije Poli:
Ali još nije gotovo. SiO2 je samo ekvivalent niti, a prava kapija (Poly) još nije počela. Dakle, naš sljedeći korak je da položimo sloj polisilicijuma na SiO2 (polisilicijum se također sastoji od jednog elementa silikona, ali je raspored rešetke drugačiji. Ne pitajte me zašto supstrat koristi monokristalni silicij, a kapija koristi polisilicij. je knjiga koja se zove Fizika poluprovodnika. Možete naučiti o tome. Poli je također vrlo kritična karika u CMOS-u, ali komponenta polia je Si, i ne može se generirati direktnom reakcijom sa Si supstratom poput rasta SiO2. Za to je potreban legendarni CVD (Chemical Vapor Deposition), koji treba da hemijski reaguje u vakuumu i istaloži generisani objekat na pločici. U ovom primjeru, generirana supstanca je polisilicij, a zatim taložena na pločici (ovdje moram reći da se poli generira u cijevi peći CVD-om, tako da se stvaranje poli ne vrši čistom CVD mašinom).

Ali polisilicij formiran ovom metodom će se istaložiti na cijeloj pločici, a ovako izgleda nakon taloženja.

Izloženost poli i SiO2:
U ovom koraku, vertikalna struktura koju želimo je zapravo formirana, sa poli na vrhu, SiO2 na dnu i supstratom na dnu. Ali sada je cijela napolitanka ovakva, i treba nam samo određena pozicija da budemo struktura "slavine". Dakle, postoji najkritičniji korak u čitavom procesu – izlaganje.
Na površinu vafla prvo namažemo sloj fotorezista i on postaje ovakav.

Zatim na nju stavite definisanu masku (šablon kola je definisan na maski) i na kraju je ozračite svetlošću određene talasne dužine. Fotorezist će se aktivirati u ozračenom području. Budući da područje blokirano maskom nije osvijetljeno izvorom svjetlosti, ovaj komad fotorezista se ne aktivira.

Budući da se aktivirani fotorezist posebno lako ispere određenom hemijskom tečnošću, dok se neaktivirani fotorezist ne može isprati, nakon ozračivanja se koristi specifična tečnost da se ispere aktivirani fotorezist i na kraju postaje ovako, ostavljajući fotorezist gdje je potrebno zadržati Poly i SiO2 i uklanjanje fotorezista gdje ga ne treba zadržati.