Vous pouvez le comprendre même si vous n’avez jamais étudié la physique ou les mathématiques, mais c’est un peu trop simple et adapté aux débutants. Si vous souhaitez en savoir plus sur le CMOS, vous devez lire le contenu de ce numéro, car ce n'est qu'après avoir compris le flux du processus (c'est-à-dire le processus de production de la diode) que vous pourrez continuer à comprendre le contenu suivant. Apprenons ensuite comment ce CMOS est produit dans l'entreprise de fonderie dans ce numéro (en prenant comme exemple le processus non avancé, le CMOS du processus avancé est différent dans sa structure et son principe de production).
Tout d'abord, il faut savoir que les wafers que la fonderie se procure auprès du fournisseur (plaquette de siliciumfournisseur) sont un par un, avec un rayon de 200 mm (8 poucesusine) ou 300 mm (12 poucesusine). Comme le montre la figure ci-dessous, il ressemble en réalité à un gros gâteau, que nous appelons substrat.
Cependant, il ne nous convient pas de voir les choses sous cet angle. Nous regardons de bas en haut et regardons la vue en coupe, qui devient la figure suivante.
Voyons ensuite comment apparaît le modèle CMOS. Étant donné que le processus réel nécessite des milliers d’étapes, je parlerai ici des principales étapes de la plaquette de 8 pouces la plus simple.
Création d'un puits et couche d'inversion :
C'est-à-dire que le puits est implanté dans le substrat par implantation ionique (Ion Implantation, ci-après dénommé imp). Si vous souhaitez réaliser du NMOS, vous devez implanter des puits de type P. Si vous souhaitez réaliser du PMOS, vous devez implanter des puits de type N. Pour votre commodité, prenons NMOS comme exemple. La machine d'implantation ionique implante les éléments de type P à implanter dans le substrat à une profondeur spécifique, puis les chauffe à haute température dans le tube du four pour activer ces ions et les diffuser. Ceci termine la production du puits. Voilà à quoi cela ressemble une fois la production terminée.
Après la réalisation du puits, d'autres étapes d'implantation ionique sont nécessaires, dont le but est de contrôler la taille du courant du canal et la tension de seuil. Tout le monde peut l’appeler la couche d’inversion. Si vous souhaitez réaliser du NMOS, la couche d'inversion est implantée avec des ions de type P, et si vous souhaitez réaliser du PMOS, la couche d'inversion est implantée avec des ions de type N. Après implantation, c'est le modèle suivant.
Il y a beaucoup de contenus ici, comme l'énergie, l'angle, la concentration ionique lors de l'implantation ionique, etc., qui ne sont pas inclus dans ce numéro, et je crois que si vous savez ces choses, vous devez être un initié, et vous doit avoir un moyen de les apprendre.
Fabriquer du SiO2 :
Le dioxyde de silicium (SiO2, ci-après appelé oxyde) sera fabriqué ultérieurement. Dans le processus de production CMOS, il existe de nombreuses façons de produire de l'oxyde. Ici, SiO2 est utilisé sous la grille et son épaisseur affecte directement la taille de la tension de seuil et la taille du courant du canal. Par conséquent, la plupart des fonderies choisissent la méthode d’oxydation des tubes de four offrant la plus haute qualité, le contrôle d’épaisseur le plus précis et la meilleure uniformité à cette étape. En fait, c'est très simple, c'est-à-dire que dans un tube de four contenant de l'oxygène, une température élevée est utilisée pour permettre à l'oxygène et au silicium de réagir chimiquement pour générer du SiO2. De cette manière, une fine couche de SiO2 est générée à la surface du Si, comme le montre la figure ci-dessous.
Bien sûr, il y a aussi beaucoup d'informations spécifiques ici, telles que le nombre de degrés nécessaires, la concentration d'oxygène nécessaire, la durée pendant laquelle la température élevée est nécessaire, etc. Ce n'est pas ce que nous envisageons maintenant, ce sont trop spécifique.
Formation de l'extrémité du portail Poly :
Mais ce n’est pas encore fini. SiO2 équivaut simplement à un thread, et la vraie porte (Poly) n'a pas encore démarré. Notre prochaine étape consiste donc à poser une couche de polysilicium sur SiO2 (le polysilicium est également composé d'un seul élément de silicium, mais la disposition du réseau est différente. Ne me demandez pas pourquoi le substrat utilise du silicium monocristallin et la grille utilise du polysilicium. Là est un livre intitulé Semiconductor Physics. Vous pouvez en apprendre davantage à ce sujet ~). Le poly est également un maillon très critique dans le CMOS, mais le composant du poly est le Si, et il ne peut pas être généré par réaction directe avec un substrat de Si comme la croissance du SiO2. Cela nécessite le légendaire CVD (Chemical Vapor Deposition), qui consiste à réagir chimiquement sous vide et à précipiter l'objet généré sur la plaquette. Dans cet exemple, la substance générée est du polysilicium, puis précipitée sur la plaquette (ici, je dois dire que le poly est généré dans un tube de four par CVD, donc la génération de poly n'est pas effectuée par une pure machine CVD).
Mais le polysilicium formé par cette méthode sera précipité sur toute la tranche, et cela ressemble à ceci après précipitation.
Exposition au Poly et au SiO2 :
À cette étape, la structure verticale souhaitée a effectivement été formée, avec du poly en haut, du SiO2 en bas et le substrat en bas. Mais maintenant, la plaquette entière est comme ça, et nous n'avons besoin que d'une position spécifique pour constituer la structure du « robinet ». Il y a donc l’étape la plus critique de tout le processus : l’exposition.
Nous étalons d’abord une couche de résine photosensible sur la surface de la plaquette, et cela devient ainsi.
Placez ensuite le masque défini (le motif du circuit a été défini sur le masque) et enfin irradiez-le avec une lumière d'une longueur d'onde spécifique. La résine photosensible sera activée dans la zone irradiée. Puisque la zone bloquée par le masque n’est pas éclairée par la source lumineuse, ce morceau de photorésist n’est pas activé.
Étant donné que la résine photosensible activée est particulièrement facile à éliminer par un liquide chimique spécifique, alors que la résine photosensible non activée ne peut pas être éliminée, après irradiation, un liquide spécifique est utilisé pour éliminer la résine photoactive activée, et finalement elle devient ainsi, laissant le photorésist là où Poly et SiO2 doivent être conservés, et retrait du photorésist là où il n'a pas besoin d'être conservé.
Heure de publication : 23 août 2024