Tijek procesa poluvodiča

Možete ga razumjeti čak i ako nikada niste učili fiziku ili matematiku, ali malo je prejednostavno i pogodno za početnike. Ako želite znati više o CMOS-u, morate pročitati sadržaj ovog izdanja, jer tek nakon razumijevanja tijeka procesa (odnosno procesa proizvodnje diode) možete nastaviti razumjeti sljedeći sadržaj. Zatim saznajmo kako se ovaj CMOS proizvodi u ljevaonici u ovom izdanju (uzevši nenapredni proces kao primjer, CMOS naprednog procesa razlikuje se po strukturi i principu proizvodnje).

Prije svega morate znati da napolitanke koje ljevaonica dobiva od dobavljača (silikonska pločicadobavljač) su jedan po jedan, s polumjerom od 200 mm (8 inčatvornički) ili 300 mm (12-inčnitvornica). Kao što je prikazano na donjoj slici, zapravo je sličan velikoj torti koju nazivamo podloga.

Međutim, nije zgodno da to tako gledamo. Gledamo odozdo prema gore i gledamo presjek, koji postaje sljedeća slika.

Zatim, da vidimo kako izgleda CMOS model. Budući da stvarni proces zahtijeva tisuće koraka, ovdje ću govoriti o glavnim koracima najjednostavnijeg 8-inčnog vafla.

 

 

Izrada bunara i inverzijskog sloja:

To jest, jažica se implantira u podlogu ionskom implantacijom (Ion Implantation, u daljnjem tekstu imp). Ako želite napraviti NMOS, trebate implantirati P-tip jažice. Ako želite napraviti PMOS, trebate implantirati N-tip jažica. Radi vaše udobnosti, uzmimo NMOS kao primjer. Stroj za ionsku implantaciju implantira elemente tipa P koji se žele implantirati u podlogu na određenu dubinu, a zatim ih zagrijava na visokoj temperaturi u cijevi peći kako bi aktivirao te ione i raspršio ih okolo. Ovo dovršava proizvodnju bušotine. Ovako to izgleda nakon završetka proizvodnje.

Nakon izrade jažice, slijede drugi koraci ionske implantacije, čija je svrha kontrolirati veličinu struje kanala i napona praga. Svatko to može nazvati inverzijskim slojem. Ako želite napraviti NMOS, inverzijski sloj se implantira s ionima P-tipa, a ako želite napraviti PMOS, inverzijski sloj se implantira s ionima N-tipa. Nakon implantacije, to je sljedeći model.

Ovdje ima puno sadržaja poput energije, kuta, koncentracije iona tijekom implantacije iona i sl. koji nisu uključeni u ovaj broj i vjerujem da ako znate te stvari morate biti insajder i mora imati način da ih nauči.

 

Izrada SiO2:

Silicijev dioksid (SiO2, u daljnjem tekstu oksid) će se napraviti kasnije. U procesu proizvodnje CMOS-a postoji mnogo načina za stvaranje oksida. Ovdje se SiO2 koristi ispod vrata, a njegova debljina izravno utječe na veličinu napona praga i veličinu struje kanala. Stoga većina ljevaonica odabire metodu oksidacije cijevi peći s najvišom kvalitetom, najpreciznijom kontrolom debljine i najboljom ujednačenošću u ovom koraku. Zapravo, vrlo je jednostavno, to jest, u cijevi peći s kisikom koristi se visoka temperatura kako bi se omogućilo kisiku i siliciju da kemijski reagiraju i generiraju SiO2. Na taj način se stvara tanki sloj SiO2 na površini Si, kao što je prikazano na slici ispod.

Naravno, tu ima i mnogo specifičnih informacija, kao što je koliko je stupnjeva potrebno, kolika koncentracija kisika je potrebna, koliko dugo je potrebna visoka temperatura itd. To nije ono što sada razmatramo, to su previše specifično.

Formiranje kraja vrata Poly:

Ali još nije gotovo. SiO2 je samo ekvivalent niti, a prava vrata (Poly) još nisu započela. Dakle, naš sljedeći korak je položiti sloj polisilicija na SiO2 (polisilicij se također sastoji od jednog elementa silicija, ali je raspored rešetke drugačiji. Ne pitajte me zašto supstrat koristi monokristalni silicij, a vrata koriste polisilicij. je knjiga pod nazivom Fizika poluvodiča. Možete učiti o tome ~). Poli je također vrlo kritična karika u CMOS-u, ali komponenta poli je Si i ne može se generirati izravnom reakcijom sa Si supstratom kao što je rast SiO2. To zahtijeva legendarni CVD (Chemical Vapor Deposition), koji treba kemijski reagirati u vakuumu i taložiti generirani objekt na pločici. U ovom primjeru, stvorena tvar je polisilicij, a zatim se istaloži na pločici (ovdje moram reći da se poli generira u cijevi peći pomoću CVD-a, tako da se stvaranje polia ne vrši čistim CVD strojem).

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

 

Izloženost Poli i SiO2:

U ovom koraku zapravo je formirana vertikalna struktura koju želimo, s poli na vrhu, SiO2 na dnu i supstratom na dnu. Ali sada je cijela pločica ovakva i treba nam samo određena pozicija koja će biti struktura "slavine". Dakle, postoji najkritičniji korak u cijelom procesu - izlaganje.
Prvo namažemo sloj fotorezista na površinu vafla i to bude ovako.

Zatim na njega stavite definiranu masku (uzorak strujnog kruga definiran je na maski) i na kraju ga ozračite svjetlom određene valne duljine. Fotorezist će se aktivirati u ozračenom području. Budući da područje blokirano maskom nije osvijetljeno izvorom svjetlosti, ovaj komad fotootpornog materijala nije aktiviran.

Budući da se aktivirani fotootpor posebno lako ispire određenom kemijskom tekućinom, dok se neaktivirani fotootpor ne može isprati, nakon ozračivanja se posebnom tekućinom ispere aktivirani fotootpor i na kraju to postaje ovako, ostavljajući fotorezist gdje je potrebno zadržati poli i SiO2 i uklanjanje fotorezista tamo gdje ga nije potrebno zadržati.