Þú getur skilið það þó þú hafir aldrei lært eðlisfræði eða stærðfræði, en það er aðeins of einfalt og hentar byrjendum. Ef þú vilt vita meira um CMOS, verður þú að lesa innihald þessa tölublaðs, því aðeins eftir að hafa skilið ferlisflæðið (þ.e. framleiðsluferli díóðunnar) geturðu haldið áfram að skilja eftirfarandi innihald. Síðan skulum við fræðast um hvernig þetta CMOS er framleitt í steypufyrirtækinu í þessu tölublaði (tekið óháð ferli sem dæmi, CMOS háþróaðs ferlis er öðruvísi að uppbyggingu og framleiðslureglu).
Í fyrsta lagi verður þú að vita að obláturnar sem steypa fær frá birgjanum (sílikonskífabirgir) eru einn í einu, með radíus upp á 200 mm (8 tommuverksmiðju) eða 300 mm (12 tommuverksmiðju). Eins og sést á myndinni hér að neðan er hún í raun svipað og stór kaka, sem við köllum undirlag.
Það er hins vegar ekki hentugt fyrir okkur að líta á þetta með þessum hætti. Við lítum neðan frá og upp og skoðum þverskurðarmyndina sem verður að eftirfarandi mynd.
Næst skulum við sjá hvernig CMOS líkanið birtist. Þar sem raunverulegt ferlið krefst þúsunda skrefa mun ég tala um helstu skref einföldustu 8 tommu oblátunnar hér.
Að gera vel og Inversion Layer:
Það er að segja að holan er grædd í undirlagið með jónaígræðslu (jónaígræðsla, hér eftir nefnt imp). Ef þú vilt búa til NMOS þarftu að græða P-gerð brunna. Ef þú vilt búa til PMOS þarftu að græða N-gerð brunna. Til þæginda skulum við taka NMOS sem dæmi. Jónaígræðsluvélin græðir P-gerðina sem á að græða í undirlagið á ákveðið dýpi og hitar þá við háan hita í ofnrörinu til að virkja þessar jónir og dreifa þeim um. Þar með er vinnslu holunnar lokið. Svona lítur þetta út eftir að framleiðslu er lokið.
Eftir að holan hefur verið gerð eru önnur jónaígræðsluskref, tilgangur þeirra er að stjórna stærð rásarstraumsins og þröskuldsspennu. Allir geta kallað það inversion layer. Ef þú vilt búa til NMOS, þá er inversion lagið ígrædd með P-gerð jónum og ef þú vilt búa til PMOS er inversion lagið ígrædd með N-gerð jónum. Eftir ígræðslu er það eftirfarandi líkan.
Það er mikið af innihaldi hér, svo sem orka, horn, jónastyrkur við jónaígræðslu o.s.frv., sem er ekki innifalið í þessu hefti, og ég tel að ef þú veist þá hluti, þá verður þú að vera innherji og þú verður að hafa leið til að læra þau.
Að búa til SiO2:
Kísildíoxíð (SiO2, hér eftir nefnt oxíð) verður framleitt síðar. Í CMOS framleiðsluferlinu eru margar leiðir til að búa til oxíð. Hér er SiO2 notað undir hliðinu og hefur þykkt þess bein áhrif á stærð þröskuldsspennu og stærð rásstraums. Þess vegna velja flestar steypur oxunaraðferðina fyrir ofnrör með hæsta gæðaflokki, nákvæmustu þykktarstýringu og bestu einsleitni í þessu skrefi. Í raun er það mjög einfalt, það er að segja að í ofnröri með súrefni er háhiti notaður til að leyfa súrefni og sílikoni að bregðast við efnafræðilega til að mynda SiO2. Þannig myndast þunnt lag af SiO2 á yfirborði Si, eins og sýnt er á myndinni hér að neðan.
Auðvitað eru líka margar sérstakar upplýsingar hér, eins og hversu margar gráður þarf, hversu mikinn styrk súrefnis þarf, hversu lengi þarf háhitann o.s.frv. Þetta er ekki það sem við erum að íhuga núna, þetta eru of sérstakur.
Myndun hliðarenda Poly:
En það er ekki búið enn. SiO2 jafngildir bara þræði og hið raunverulega hlið (Poly) hefur ekki byrjað ennþá. Næsta skref okkar er því að leggja lag af pólýkísil á SiO2 (fjölkísill er líka samsett úr einum kísilþætti, en grindarfyrirkomulagið er öðruvísi. Ekki spyrja mig hvers vegna undirlagið notar einkristalla sílikon og hliðið notar pólýkísill. Þar er bók sem heitir Semiconductor Physics. Þú getur lært um það. Pólý er líka mjög mikilvægur hlekkur í CMOS, en hluti pólý er Si, og það er ekki hægt að mynda það með beinum viðbrögðum við Si hvarfefni eins og vaxandi SiO2. Þetta krefst hinnar goðsagnakenndu CVD (Chemical Vapor Deposition), sem á að bregðast efnafræðilega í lofttæmi og fella út myndaðan hlut á oblátuna. Í þessu dæmi er efnið sem myndast er pólýkísil, og síðan fellt út á oblátuna (hér verð ég að segja að pólý er myndað í ofnrör með CVD, þannig að myndun pólý er ekki gerð með hreinni CVD vél).
En fjölkísillinn sem myndast með þessari aðferð fellur út á alla oblátuna og lítur þannig út eftir úrkomu.
Útsetning poly og SiO2:
Í þessu skrefi hefur lóðrétta uppbyggingin sem við viljum í raun verið mynduð, með pólý efst, SiO2 neðst og undirlagið neðst. En nú er allt oblátið svona og við þurfum aðeins ákveðna stöðu til að vera „blöndunartækið“. Svo það er mikilvægasta skrefið í öllu ferlinu - útsetning.
Við dreifum fyrst lag af photoresist á yfirborðið á oblátunni og það verður svona.
Settu síðan skilgreinda grímuna (hringrásarmynstrið hefur verið skilgreint á grímunni) á hana og að lokum geislaðu hana með ljósi af ákveðinni bylgjulengd. Ljósviðnámið verður virkjað á geislaða svæðinu. Þar sem svæðið sem er lokað af grímunni er ekki upplýst af ljósgjafanum er þetta stykki af photoresist ekki virkjað.
Þar sem sérstaklega auðvelt er að þvo virkjaða ljósþolinn í burtu með tilteknum efnavökva, á meðan óvirkjaða ljósþolinn er ekki hægt að skola burt, eftir geislun er ákveðinn vökvi notaður til að skola í burtu virkjaða ljósþolinn og að lokum verður hann svona og skilur eftir photoresist þar sem Poly og SiO2 þarf að halda, og fjarlægja photoresist þar sem það þarf ekki að halda það.
Birtingartími: 23. ágúst 2024