Pag-agos sa proseso sa semiconductor

Mahimo nimong masabtan kini bisan kung wala ka pa nagtuon sa pisika o matematika, apan kini labi ka yano ug angay alang sa mga nagsugod. Kung gusto nimo mahibal-an ang dugang bahin sa CMOS, kinahanglan nimo nga basahon ang sulud sa kini nga isyu, tungod kay pagkahuman lamang sa pagsabut sa dagan sa proseso (nga mao, ang proseso sa produksiyon sa diode) mahimo nimong ipadayon ang pagsabut sa mosunod nga sulud. Dayon atong tun-an kung giunsa kini nga CMOS gihimo sa foundry company sa kini nga isyu (pagkuha sa dili advanced nga proseso ingon usa ka pananglitan, ang CMOS sa advanced nga proseso lahi sa istruktura ug prinsipyo sa produksiyon).

Una sa tanan, kinahanglan nimong mahibal-an nga ang mga wafer nga makuha sa pandayan gikan sa supplier (silikon nga wafersupplier) usa-usa, nga adunay radius nga 200mm (8-pulgadapabrika) o 300mm (12-pulgadapabrika). Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, kini sa pagkatinuod susama sa usa ka dako nga cake, nga gitawag nato og substrate.

Apan, dili kombenyente alang kanato nga tan-awon kini niining paagiha. Atong tan-awon gikan sa ubos pataas ug tan-awon ang cross-sectional view, nga nahimong mosunod nga numero.

Sunod, atong tan-awon kon sa unsang paagi makita ang modelo sa CMOS. Tungod kay ang aktuwal nga proseso nanginahanglan libu-libo nga mga lakang, akong hisgutan ang bahin sa mga nag-unang lakang sa pinakasimple nga 8-pulgada nga wafer dinhi.

 

 

Paghimo Maayo ug Inversion Layer:

Sa ato pa, ang atabay gitanom sa substrate pinaagi sa ion implantation (Ion Implantation, nga sa ulahi gitawag nga imp). Kung gusto nimo maghimo og NMOS, kinahanglan nimo nga i-implant ang P-type nga mga atabay. Kung gusto nimo maghimo PMOS, kinahanglan nimo nga i-implant ang N-type nga mga atabay. Para sa imong kasayon, atong tagdon ang NMOS isip pananglitan. Ang ion implantation machine nag-implant sa P-type nga mga elemento nga itanom sa substrate ngadto sa usa ka piho nga giladmon, ug dayon gipainit kini sa taas nga temperatura sa tubo sa hudno aron ma-activate kini nga mga ion ug isabwag kini sa palibot. Kini nagkompleto sa produksyon sa atabay. Kini ang hitsura pagkahuman sa produksiyon.

Human sa paghimo sa atabay, adunay uban nga mga ion implantation nga mga lakang, ang katuyoan niini mao ang pagkontrolar sa gidak-on sa channel kasamtangan ug threshold boltahe. Ang tanan makatawag niini nga inversion layer. Kung gusto nimo maghimo NMOS, ang inversion layer gitamnan sa mga P-type nga mga ion, ug kung gusto nimo maghimo PMOS, ang inversion layer gitamnan sa mga N-type nga mga ion. Human sa implantasyon, kini mao ang mosunod nga modelo.

Adunay daghang mga sulod dinhi, sama sa enerhiya, anggulo, konsentrasyon sa ion sa panahon sa pag-implant sa ion, ug uban pa, nga wala maapil niini nga isyu, ug ako nagtuo nga kung nahibal-an nimo ang mga butang, kinahanglan ka usa ka insider, ug ikaw kinahanglan adunay usa ka paagi sa pagkat-on kanila.

 

Paghimo sa SiO2:

Ang silikon dioxide (SiO2, sa ulahi gitawag nga oxide) himoon sa ulahi. Sa proseso sa produksiyon sa CMOS, adunay daghang mga paagi sa paghimo og oxide. Dinhi, ang SiO2 gigamit sa ilawom sa ganghaan, ug ang gibag-on niini direktang makaapekto sa gidak-on sa boltahe sa threshold ug sa gidak-on sa kasamtangan nga channel. Busa, kadaghanan sa mga foundry mipili sa furnace tube oxidation method nga adunay pinakataas nga kalidad, ang labing tukma nga gibag-on nga kontrol, ug ang pinakamaayo nga pagkaparehas niini nga lakang. Sa tinuud, kini yano kaayo, nga mao, sa usa ka tubo sa hurno nga adunay oxygen, ang taas nga temperatura gigamit aron tugutan ang oxygen ug silicon nga molihok sa kemikal aron makamugna ang SiO2. Niining paagiha, ang usa ka nipis nga layer sa SiO2 namugna sa ibabaw sa Si, sama sa gipakita sa hulagway sa ubos.

Siyempre, adunay daghan usab nga espesipikong impormasyon dinhi, sama sa pila ka grado ang gikinahanglan, pila ka konsentrasyon sa oxygen ang gikinahanglan, unsa ka dugay ang taas nga temperatura gikinahanglan, ug uban pa. Dili kini ang atong gikonsiderar karon, kana mao espesipiko kaayo.

Pagporma sa gate end Poly:

Apan wala pa kini matapos. Ang SiO2 katumbas lang sa usa ka hilo, ug ang tinuod nga ganghaan (Poly) wala pa magsugod. Mao nga ang among sunod nga lakang mao ang pagbutang usa ka layer sa polysilicon sa SiO2 (polysilicon gilangkuban usab sa usa ka elemento nga silikon, apan lahi ang pagkahan-ay sa lattice. Ayaw ko pangutana kung ngano nga ang substrate naggamit usa ka kristal nga silikon ug ang ganghaan naggamit polysilicon. Didto mao ang usa ka libro nga gitawag Semiconductor Physics Makakat-on ka bahin niini. Ang poly usa usab ka kritikal nga link sa CMOS, apan ang bahin sa poly mao ang Si, ug dili kini mahimo pinaagi sa direktang reaksyon sa Si substrate sama sa pagtubo sa SiO2. Nagkinahanglan kini sa maalamat nga CVD (Chemical Vapor Deposition), nga mao ang pag-react sa kemikal sa usa ka vacuum ug pag-precipitate sa nahimo nga butang sa wafer. Sa kini nga pananglitan, ang namugna nga substansiya mao ang polysilicon, ug dayon gipaulan sa wafer (dinhi ako kinahanglan nga isulti nga ang poly gihimo sa usa ka tubo sa hudno pinaagi sa CVD, mao nga ang henerasyon sa poly wala gihimo sa usa ka putli nga makina nga CVD).

Apan ang polysilicon nga naporma pinaagi niini nga pamaagi ma-precipitated sa tibuok nga ostiya, ug kini ingon niini human sa ulan.

 

Exposure sa Poly ug SiO2:

Niini nga lakang, ang bertikal nga estraktura nga gusto namong naporma, nga adunay poly sa ibabaw, SiO2 sa ubos, ug ang substrate sa ubos. Apan karon ang tibuok nga ostiya sama niini, ug gikinahanglan lamang nato ang usa ka espesipikong posisyon aron mahimong estraktura nga "faucet". Mao nga adunay labing kritikal nga lakang sa tibuuk nga proseso - pagkaladlad.
Una namon nga gipakaylap ang usa ka layer sa photoresist sa ibabaw sa wafer, ug kini nahimo nga ingon niini.

Dayon ibutang ang gihubit nga maskara (ang circuit pattern gihubit sa maskara) niini, ug sa katapusan i-irradiate kini sa kahayag sa usa ka piho nga wavelength. Ang photoresist mahimong aktibo sa irradiated nga lugar. Tungod kay ang lugar nga gibabagan sa maskara wala madan-agan sa gigikanan sa kahayag, kini nga piraso sa photoresist wala ma-aktibo.

Tungod kay ang gi-aktibo nga photoresist labi ka dali nga mahugasan sa usa ka piho nga kemikal nga likido, samtang ang dili aktibo nga photoresist dili mahugasan, pagkahuman sa irradiation, usa ka piho nga likido ang gigamit aron mahugasan ang gi-aktibo nga photoresist, ug sa katapusan nahimo kini nga ingon niini, gibiyaan ang photoresist diin ang Poly ug SiO2 kinahanglan nga magpabilin, ug tangtangon ang photoresist diin kini dili kinahanglan nga magpabilin.