Aliran proses semikonduktor

Anda dapat memahaminya meskipun Anda belum pernah belajar fisika atau matematika, tetapi ini agak terlalu sederhana dan cocok untuk pemula. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang CMOS, Anda harus membaca isi edisi ini, karena hanya setelah memahami alur proses (yaitu proses produksi dioda) Anda dapat terus memahami konten berikut. Lalu mari kita pelajari tentang bagaimana CMOS ini diproduksi di perusahaan pengecoran dalam edisi ini (mengambil contoh proses non-lanjutan, CMOS proses lanjutan berbeda dalam struktur dan prinsip produksi).

Pertama-tama, Anda harus tahu bahwa wafer yang diperoleh pengecoran dari pemasok (wafer silikonpemasok) satu per satu, dengan radius 200mm (8 incipabrik) atau 300mm (12 incipabrik). Seperti terlihat pada gambar di bawah, sebenarnya mirip dengan kue besar yang kita sebut substrat.

Namun, tidak nyaman bagi kita untuk melihatnya seperti ini. Kita lihat dari bawah ke atas dan lihat tampilan penampangnya, yang menjadi gambar berikut.

Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana model CMOS muncul. Karena proses sebenarnya memerlukan ribuan langkah, saya akan membahas langkah-langkah utama wafer 8 inci paling sederhana di sini.

 

 

Pembuatan Sumur dan Lapisan Inversi:

Artinya, sumur ditanamkan ke dalam substrat melalui implantasi ion (Implantasi Ion, selanjutnya disebut imp). Jika ingin membuat NMOS, perlu dilakukan implan sumur tipe P. Jika ingin membuat PMOS perlu dilakukan implan sumur tipe N. Demi kenyamanan Anda, mari kita ambil NMOS sebagai contoh. Mesin implantasi ion menanamkan elemen tipe-P untuk ditanamkan ke dalam substrat hingga kedalaman tertentu, dan kemudian memanaskannya pada suhu tinggi di dalam tabung tungku untuk mengaktifkan ion-ion ini dan menyebarkannya ke sekeliling. Ini menyelesaikan produksi sumur. Ini penampakannya setelah produksi selesai.

Setelah pembuatan sumur, dilakukan tahap implantasi ion lainnya yang bertujuan untuk mengontrol besar kecilnya arus saluran dan tegangan ambang batas. Semua orang bisa menyebutnya lapisan inversi. Jika ingin membuat NMOS maka lapisan inversi ditanamkan ion tipe P, dan jika ingin membuat PMOS maka lapisan inversi ditanamkan ion tipe N. Setelah implantasi, modelnya adalah sebagai berikut.

Ada banyak konten di sini, seperti energi, sudut, konsentrasi ion selama implantasi ion, dll., yang tidak termasuk dalam masalah ini, dan saya yakin jika Anda mengetahui hal-hal itu, Anda pasti orang dalam, dan Anda pasti punya cara untuk mempelajarinya.

 

Membuat SiO2:

Silikon dioksida (SiO2, selanjutnya disebut oksida) akan dibuat kemudian. Dalam proses produksi CMOS, ada banyak cara untuk membuat oksida. Di sini, SiO2 digunakan di bawah gerbang, dan ketebalannya secara langsung mempengaruhi ukuran tegangan ambang batas dan ukuran arus saluran. Oleh karena itu, sebagian besar pengecoran memilih metode oksidasi tabung tungku dengan kualitas tertinggi, kontrol ketebalan paling tepat, dan keseragaman terbaik pada langkah ini. Sebenarnya sangat sederhana, yaitu dalam tabung tungku dengan oksigen, suhu tinggi digunakan agar oksigen dan silikon bereaksi secara kimia untuk menghasilkan SiO2. Dengan cara ini, lapisan tipis SiO2 dihasilkan pada permukaan Si, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Tentu saja banyak juga informasi spesifiknya di sini, seperti berapa derajat yang dibutuhkan, berapa konsentrasi oksigen yang dibutuhkan, berapa lama suhu tinggi diperlukan, dll. Ini bukan yang kita pertimbangkan sekarang, itu adalah terlalu spesifik.

Pembentukan Poli ujung gerbang:

Tapi ini belum berakhir. SiO2 hanya setara dengan utas, dan gerbang sebenarnya (Poli) belum dimulai. Jadi langkah kita selanjutnya adalah meletakkan lapisan polisilikon pada SiO2 (polisilikon juga tersusun dari satu elemen silikon, tetapi susunan kisinya berbeda. Jangan tanya kenapa substratnya menggunakan silikon kristal tunggal dan gerbangnya menggunakan polisilikon. Di sana adalah buku berjudul Fisika Semikonduktor. Anda dapat mempelajarinya. Ini memalukan~). Poli juga merupakan penghubung yang sangat penting dalam CMOS, tetapi komponen poli adalah Si, dan tidak dapat dihasilkan melalui reaksi langsung dengan substrat Si seperti menumbuhkan SiO2. Hal ini memerlukan CVD (Chemical Vapour Deposition) yang legendaris, yaitu bereaksi secara kimia dalam ruang hampa dan mengendapkan benda yang dihasilkan pada wafer. Dalam contoh ini, zat yang dihasilkan adalah polisilikon, dan kemudian diendapkan pada wafer (di sini saya harus mengatakan bahwa poli dihasilkan dalam tabung tungku oleh CVD, sehingga pembentukan poli tidak dilakukan oleh mesin CVD murni).

Tapi polisilikon yang dibentuk dengan metode ini akan diendapkan di seluruh wafer, dan akan terlihat seperti ini setelah pengendapan.

 

Paparan Poli dan SiO2:

Pada langkah ini sebenarnya struktur vertikal yang kita inginkan sudah terbentuk, dengan poli di atas, SiO2 di bawah, dan substrat di bawah. Tapi sekarang keseluruhan wafernya seperti ini, dan kita hanya perlu posisi tertentu untuk menjadi struktur "keran". Jadi, ada langkah paling penting dalam keseluruhan proses – pemaparan.
Pertama-tama kita oleskan lapisan photoresist pada permukaan wafer, dan jadinya seperti ini.

Kemudian letakkan masker yang telah ditentukan (pola sirkuit telah ditentukan pada masker) di atasnya, dan terakhir iradiasi dengan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Fotoresist akan diaktifkan di area yang diiradiasi. Karena area yang diblokir oleh topeng tidak disinari oleh sumber cahaya, photoresist ini tidak diaktifkan.

Karena photoresist yang diaktifkan sangat mudah untuk dicuci dengan cairan kimia tertentu, sedangkan photoresist yang tidak diaktifkan tidak dapat dicuci, setelah iradiasi, cairan tertentu digunakan untuk mencuci photoresist yang diaktifkan, dan akhirnya menjadi seperti ini, meninggalkan photoresist dimana Poli dan SiO2 perlu dipertahankan, dan menghilangkan photoresist jika tidak perlu dipertahankan.