Puedes entenderlo incluso si nunca has estudiado física o matemáticas, pero es demasiado simple y adecuado para principiantes. Si desea saber más sobre CMOS, debe leer el contenido de este número, porque solo después de comprender el flujo del proceso (es decir, el proceso de producción del diodo) podrá continuar comprendiendo el siguiente contenido. Luego, en este número, aprendamos cómo se produce este CMOS en la empresa de fundición (tomando como ejemplo el proceso no avanzado, el CMOS de proceso avanzado es diferente en estructura y principio de producción).
En primer lugar debes saber que las obleas que la fundición obtiene del proveedor (oblea de silicioproveedor) son uno a uno, con un radio de 200 mm (8 pulgadasfábrica) o 300 mm (12 pulgadasfábrica). Como se muestra en la figura siguiente, en realidad es similar a un gran pastel, al que llamamos sustrato.
Sin embargo, no nos conviene verlo de esta manera. Miramos de abajo hacia arriba y observamos la vista en sección transversal, que se convierte en la siguiente figura.
A continuación, veamos cómo aparece el modelo CMOS. Dado que el proceso real requiere miles de pasos, aquí hablaré sobre los pasos principales de la oblea de 8 pulgadas más simple.
Realización de capa de pozo y inversión:
Es decir, el pozo se implanta en el sustrato mediante implantación de iones (Implantación de iones, en lo sucesivo denominado imp). Si desea crear NMOS, necesita implantar pozos tipo P. Si desea crear PMOS, debe implantar pozos tipo N. Para su comodidad, tomemos NMOS como ejemplo. La máquina de implantación de iones implanta los elementos tipo P que se implantarán en el sustrato a una profundidad específica y luego los calienta a alta temperatura en el tubo del horno para activar estos iones y difundirlos. Esto completa la producción del pozo. Así es como se ve una vez finalizada la producción.
Después de hacer el pozo, hay otros pasos de implantación de iones, cuyo propósito es controlar el tamaño de la corriente del canal y el voltaje umbral. Todo el mundo puede llamarla capa de inversión. Si desea crear NMOS, la capa de inversión se implanta con iones de tipo P, y si desea crear PMOS, la capa de inversión se implanta con iones de tipo N. Después de la implantación, es el siguiente modelo.
Hay muchos contenidos aquí, como la energía, el ángulo, la concentración de iones durante la implantación de iones, etc., que no están incluidos en este número, y creo que si sabes esas cosas, debes ser un experto y debe tener una manera de aprenderlos.
Fabricación de SiO2:
El dióxido de silicio (SiO2, en lo sucesivo denominado óxido) se preparará más adelante. En el proceso de producción de CMOS, hay muchas formas de producir óxido. Aquí, se utiliza SiO2 debajo de la puerta y su espesor afecta directamente el tamaño del voltaje umbral y el tamaño de la corriente del canal. Por lo tanto, la mayoría de las fundiciones eligen el método de oxidación del tubo del horno con la mayor calidad, el control de espesor más preciso y la mejor uniformidad en este paso. De hecho, es muy simple, es decir, en un tubo de horno con oxígeno, se utiliza alta temperatura para permitir que el oxígeno y el silicio reaccionen químicamente para generar SiO2. De esta forma, se genera una fina capa de SiO2 sobre la superficie del Si, como se muestra en la siguiente figura.
Por supuesto, aquí también hay mucha información específica, como cuántos grados se necesitan, cuánta concentración de oxígeno se necesita, cuánto tiempo se necesita la temperatura alta, etc. Esto no es lo que estamos considerando ahora, son demasiado específico.
Formación del extremo de la puerta Poly:
Pero esto aún no ha terminado. SiO2 es simplemente equivalente a un hilo y la puerta real (Poly) aún no se ha iniciado. Entonces, nuestro siguiente paso es colocar una capa de polisilicio sobre SiO2 (el polisilicio también se compone de un solo elemento de silicio, pero la disposición de la red es diferente. No me pregunten por qué el sustrato usa silicio monocristalino y la puerta usa polisilicio. Allí Es un libro llamado Física de semiconductores. Puedes aprender sobre ello. Es vergonzoso ~). El poli también es un enlace muy crítico en CMOS, pero el componente del poli es Si y no puede generarse por reacción directa con un sustrato de Si como el crecimiento de SiO2. Esto requiere el legendario CVD (Chemical Vapor Deposition), que consiste en reaccionar químicamente en el vacío y precipitar el objeto generado en la oblea. En este ejemplo, la sustancia generada es polisilicio y luego se precipita en la oblea (aquí tengo que decir que el poli se genera en un tubo de horno mediante CVD, por lo que la generación de poli no se realiza mediante una máquina de CVD pura).
Pero el polisilicio formado por este método precipitará en toda la oblea y tendrá este aspecto después de la precipitación.
Exposición de poli y SiO2:
En este paso, ya se ha formado la estructura vertical que queremos, con poli en la parte superior, SiO2 en la parte inferior y el sustrato en la parte inferior. Pero ahora toda la oblea es así, y solo necesitamos una posición específica para ser la estructura del "grifo". Así que existe el paso más crítico de todo el proceso: la exposición.
Primero esparcimos una capa de fotorresistente sobre la superficie de la oblea y queda así.
Luego, coloque la máscara definida (el patrón del circuito se ha definido en la máscara) y finalmente irradíelo con luz de una longitud de onda específica. El fotorresistente se activará en el área irradiada. Dado que el área bloqueada por la máscara no está iluminada por la fuente de luz, esta pieza de fotorresistente no se activa.
Dado que el fotoprotector activado es particularmente fácil de eliminar con un líquido químico específico, mientras que el fotoprotector no activado no se puede eliminar, después de la irradiación, se usa un líquido específico para eliminar el fotoprotector activado y finalmente queda así, dejando el fotorresistente donde es necesario retener el poli y el SiO2, y retirar el fotorresistente donde no es necesario retenerlo.
Hora de publicación: 23 de agosto de 2024