Puoi capirlo anche se non hai mai studiato fisica o matematica, ma è un po' troppo semplice e adatto ai principianti. Se vuoi saperne di più sul CMOS, devi leggere il contenuto di questo numero, perché solo dopo aver compreso il flusso del processo (ovvero il processo di produzione del diodo) puoi continuare a comprendere il contenuto seguente. Quindi in questo numero impareremo come viene prodotto questo CMOS nella fonderia (prendendo come esempio il processo non avanzato, il CMOS del processo avanzato è diverso nella struttura e nel principio di produzione).
Innanzitutto devi sapere che i wafer che la fonderia riceve dal fornitore (wafer di siliciofornitore) sono uno per uno, con un raggio di 200 mm (8 pollicifabbrica) o 300 mm (12 pollicifabbrica). Come mostrato nella figura seguente, in realtà è simile a una grande torta, che chiamiamo substrato.
Tuttavia non ci conviene vederla in questo modo. Guardiamo dal basso verso l'alto e osserviamo la vista in sezione trasversale, che diventa la figura seguente.
Successivamente, vediamo come appare il modello CMOS. Poiché il processo vero e proprio richiede migliaia di passaggi, parlerò qui dei passaggi principali del più semplice wafer da 8 pollici.
Making Well e Inversion Layer:
Cioè, il pozzo viene impiantato nel substrato mediante impiantazione ionica (impianto ionico, di seguito denominato imp). Se vuoi produrre NMOS, devi impiantare pozzi di tipo P. Se vuoi produrre PMOS, devi impiantare pozzi di tipo N. Per comodità, prendiamo come esempio NMOS. La macchina per l'impianto ionico impianta gli elementi di tipo P da impiantare nel substrato a una profondità specifica, quindi li riscalda ad alta temperatura nel tubo del forno per attivare questi ioni e diffonderli intorno. Questo completa la produzione del pozzo. Questo è ciò che appare una volta completata la produzione.
Dopo aver realizzato il pozzo, ci sono altre fasi di impianto ionico, il cui scopo è controllare la dimensione della corrente del canale e della tensione di soglia. Tutti possono chiamarlo livello di inversione. Se vuoi creare NMOS, lo strato di inversione viene impiantato con ioni di tipo P, mentre se vuoi creare PMOS, lo strato di inversione viene impiantato con ioni di tipo N. Dopo l'impianto, è il modello seguente.
Ci sono molti contenuti qui, come l'energia, l'angolo, la concentrazione di ioni durante l'impianto ionico, ecc., che non sono inclusi in questo numero, e credo che se conosci queste cose, devi essere un addetto ai lavori, e tu deve avere un modo per impararli.
Produrre SiO2:
Il biossido di silicio (SiO2, di seguito denominato ossido) verrà prodotto successivamente. Nel processo di produzione del CMOS esistono molti modi per produrre l'ossido. Qui, sotto il gate viene utilizzato SiO2 e il suo spessore influisce direttamente sulla dimensione della tensione di soglia e sulla dimensione della corrente del canale. Pertanto, la maggior parte delle fonderie sceglie il metodo di ossidazione del tubo del forno con la massima qualità, il controllo dello spessore più preciso e la migliore uniformità in questa fase. In realtà, è molto semplice, cioè in un tubo del forno con ossigeno, viene utilizzata l'alta temperatura per consentire all'ossigeno e al silicio di reagire chimicamente per generare SiO2. In questo modo si genera un sottile strato di SiO2 sulla superficie del Si, come mostrato nella figura sottostante.
Naturalmente qui ci sono anche molte informazioni specifiche, come quanti gradi sono necessari, quanta concentrazione di ossigeno è necessaria, per quanto tempo è necessaria l'alta temperatura, ecc. Questi non sono ciò che stiamo considerando ora, quelli sono troppo specifico.
Formazione dell'estremità del cancello Poly:
Ma non è ancora finita. SiO2 equivale semplicemente a un filo e il vero cancello (Poly) non è ancora iniziato. Quindi il nostro prossimo passo è stendere uno strato di polisilicio su SiO2 (anche il polisilicio è composto da un singolo elemento di silicio, ma la disposizione del reticolo è diversa. Non chiedermi perché il substrato utilizza silicio monocristallino e il gate utilizza polisilicio. Ecco è un libro intitolato Fisica dei semiconduttori. Puoi scoprirlo. È imbarazzante~). Anche il poli è un collegamento molto critico nel CMOS, ma il componente del poli è Si e non può essere generato mediante reazione diretta con il substrato di Si come la crescita di SiO2. Ciò richiede la leggendaria CVD (Chemical Vapor Deposition), che consiste nel reagire chimicamente sotto vuoto e far precipitare l'oggetto generato sul wafer. In questo esempio, la sostanza generata è il polisilicio, e poi precipitato sul wafer (qui devo dire che il poli viene generato in un tubo del forno tramite CVD, quindi la generazione del poli non viene eseguita da una macchina CVD pura).
Ma il polisilicio formato con questo metodo verrà precipitato sull'intero wafer e dopo la precipitazione apparirà così.
Esposizione di Poly e SiO2:
A questo punto, la struttura verticale che desideriamo è stata effettivamente formata, con il poliestere in alto, SiO2 in basso e il substrato in basso. Ma ora l'intero wafer è così e abbiamo solo bisogno di una posizione specifica che diventi la struttura del "rubinetto". Quindi c'è la fase più critica dell'intero processo: l'esposizione.
Per prima cosa stendiamo uno strato di fotoresist sulla superficie del wafer, e diventa così.
Quindi applicare su di essa la maschera definita (lo schema del circuito è stato definito sulla maschera) e infine irradiarla con luce di una lunghezza d'onda specifica. Il fotoresist si attiverà nell'area irradiata. Poiché l'area bloccata dalla maschera non è illuminata dalla sorgente luminosa, questo pezzo di fotoresist non viene attivato.
Poiché il fotoresist attivato è particolarmente facile da lavare via con uno specifico liquido chimico, mentre il fotoresist non attivato non può essere lavato via, dopo l'irradiazione si utilizza un liquido specifico per lavare via il fotoresist attivato, ed infine diventa così, lasciando il fotoresist dove è necessario trattenere Poly e SiO2 e rimuovere il fotoresist dove non è necessario trattenerlo.
Orario di pubblicazione: 23 agosto 2024