ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವು

ನೀವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಅಥವಾ ಗಣಿತವನ್ನು ಎಂದಿಗೂ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡದಿದ್ದರೂ ಸಹ ನೀವು ಅದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದರೆ ಇದು ಸ್ವಲ್ಪ ಸರಳವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆರಂಭಿಕರಿಗಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ನೀವು CMOS ಕುರಿತು ಇನ್ನಷ್ಟು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯ ವಿಷಯವನ್ನು ಓದಬೇಕು, ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವನ್ನು (ಅಂದರೆ, ಡಯೋಡ್‌ನ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ) ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡ ನಂತರ ಮಾತ್ರ ನೀವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಷಯವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಬಹುದು. ನಂತರ ಈ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಫೌಂಡ್ರಿ ಕಂಪನಿಯಲ್ಲಿ ಈ CMOS ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ತಿಳಿಯೋಣ (ಸುಧಾರಿತವಲ್ಲದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ, ಸುಧಾರಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ CMOS ರಚನೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ತತ್ವದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ).

ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಸರಬರಾಜುದಾರರಿಂದ ಫೌಂಡ್ರಿ ಪಡೆಯುವ ಬಿಲ್ಲೆಗಳು ಎಂದು ನೀವು ತಿಳಿದಿರಬೇಕು (ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಫರ್ಪೂರೈಕೆದಾರರು) ಒಂದೊಂದಾಗಿ, 200mm ತ್ರಿಜ್ಯದೊಂದಿಗೆ (8-ಇಂಚುಕಾರ್ಖಾನೆ) ಅಥವಾ 300mm (12-ಇಂಚುಕಾರ್ಖಾನೆ). ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಇದು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಕೇಕ್ ಅನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ, ಅದನ್ನು ನಾವು ತಲಾಧಾರ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ.

ಆದರೆ, ಈ ರೀತಿ ನೋಡುವುದು ನಮಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿಲ್ಲ. ನಾವು ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಮೇಲಕ್ಕೆ ನೋಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ನೋಟವನ್ನು ನೋಡುತ್ತೇವೆ, ಅದು ಕೆಳಗಿನ ಅಂಕಿಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಮುಂದೆ, CMOS ಮಾದರಿಯು ಹೇಗೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೋಡೋಣ. ನಿಜವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಾವಿರಾರು ಹಂತಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುವುದರಿಂದ, ನಾನು ಇಲ್ಲಿ ಸರಳವಾದ 8-ಇಂಚಿನ ವೇಫರ್‌ನ ಮುಖ್ಯ ಹಂತಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತೇನೆ.

 

ಚೆನ್ನಾಗಿ ಮತ್ತು ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು:
ಅಂದರೆ, ಬಾವಿಯನ್ನು ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ (ಐಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್, ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಇಂಪ್ ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ). ನೀವು NMOS ಅನ್ನು ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು P- ಮಾದರಿಯ ಬಾವಿಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ನೀವು PMOS ಅನ್ನು ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು N- ಮಾದರಿಯ ಬಾವಿಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ಅನುಕೂಲಕ್ಕಾಗಿ, NMOS ಅನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆ ಯಂತ್ರವು P- ಮಾದರಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲು ಅಳವಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಈ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಹರಡಲು ಕುಲುಮೆಯ ಟ್ಯೂಬ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಬಾವಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಉತ್ಪಾದನೆ ಪೂರ್ಣಗೊಂಡ ನಂತರ ಇದು ಕಾಣುತ್ತದೆ.

ಬಾವಿಯನ್ನು ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಇತರ ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಸುವಿಕೆಯ ಹಂತಗಳಿವೆ, ಇದರ ಉದ್ದೇಶವು ಚಾನಲ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮತ್ತು ಮಿತಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು. ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರೂ ಇದನ್ನು ವಿಲೋಮ ಪದರ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ನೀವು NMOS ಅನ್ನು ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು P- ಮಾದರಿಯ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೀವು PMOS ಅನ್ನು ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು N- ಮಾದರಿಯ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಳವಡಿಸಿದ ನಂತರ, ಇದು ಕೆಳಗಿನ ಮಾದರಿಯಾಗಿದೆ.

ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ, ಕೋನ, ಅಯಾನು ಸಾಂದ್ರೀಕರಣದಂತಹ ಬಹಳಷ್ಟು ವಿಷಯಗಳು ಇಲ್ಲಿವೆ, ಈ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ನೀವು ಆ ವಿಷಯಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿದ್ದರೆ, ನೀವು ಒಳಗಿನವರಾಗಿರಬೇಕು ಎಂದು ನಾನು ನಂಬುತ್ತೇನೆ ಮತ್ತು ನೀವು ಅವುಗಳನ್ನು ಕಲಿಯಲು ಒಂದು ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು.

SiO2 ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು:
ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2, ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ) ನಂತರ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. CMOS ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಾಡಲು ಹಲವು ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ. ಇಲ್ಲಿ, SiO2 ಅನ್ನು ಗೇಟ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ದಪ್ಪವು ನೇರವಾಗಿ ಮಿತಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಚಾನಲ್ ಪ್ರವಾಹದ ಗಾತ್ರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೌಂಡರಿಗಳು ಕುಲುಮೆಯ ಕೊಳವೆಯ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅತ್ಯುನ್ನತ ಗುಣಮಟ್ಟದ, ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ದಪ್ಪ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಏಕರೂಪತೆಯೊಂದಿಗೆ ಆಯ್ಕೆಮಾಡುತ್ತವೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಇದು ತುಂಬಾ ಸರಳವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ, ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಕುಲುಮೆಯ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ, SiO2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ Si ಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ SiO2 ನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಹಜವಾಗಿ, ಇಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾಹಿತಿಗಳಿವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಎಷ್ಟು ಡಿಗ್ರಿ ಬೇಕು, ಎಷ್ಟು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಎಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಬೇಕು, ಇತ್ಯಾದಿ. ಇವುಗಳನ್ನು ನಾವು ಈಗ ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಿಲ್ಲ, ಅವುಗಳು ತುಂಬಾ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ.
ಗೇಟ್ ಎಂಡ್ ಪಾಲಿಯ ರಚನೆ:
ಆದರೆ ಇನ್ನೂ ಮುಗಿದಿಲ್ಲ. SiO2 ಕೇವಲ ಥ್ರೆಡ್‌ಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೈಜ ಗೇಟ್ (ಪಾಲಿ) ಇನ್ನೂ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗಿಲ್ಲ. ಹಾಗಾಗಿ SiO2 ಮೇಲೆ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರವನ್ನು ಹಾಕುವುದು ನಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಹಂತವಾಗಿದೆ (ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಒಂದೇ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಂಶದಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಆದರೆ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ. ತಲಾಧಾರವು ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಏಕೆ ಬಳಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗೇಟ್ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಏಕೆ ಬಳಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನನ್ನನ್ನು ಕೇಳಬೇಡಿ. ಅಲ್ಲಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್ ಎಂಬ ಪುಸ್ತಕವನ್ನು ನೀವು ಮುಜುಗರಕ್ಕೀಡುಮಾಡಬಹುದು. CMOS ನಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಯು ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಲಿಂಕ್ ಆಗಿದೆ, ಆದರೆ ಪಾಲಿಯ ಘಟಕವು Si ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ SiO2 ನಂತಹ Si ತಲಾಧಾರದೊಂದಿಗೆ ನೇರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಇದನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ ಪೌರಾಣಿಕ CVD (ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಉದಾಹರಣೆಯಲ್ಲಿ, ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಸ್ತುವು ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಗಿದ್ದು, ನಂತರ ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ (ಇಲ್ಲಿ ನಾನು ಹೇಳಲೇಬೇಕು ಪಾಲಿಯು ಕುಲುಮೆಯ ಟ್ಯೂಬ್‌ನಲ್ಲಿ CVD ಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪಾಲಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಶುದ್ಧ CVD ಯಂತ್ರದಿಂದ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ).

ಆದರೆ ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಸಂಪೂರ್ಣ ವೇಫರ್ ಮೇಲೆ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಳೆಯ ನಂತರ ಇದು ಈ ರೀತಿ ಕಾಣುತ್ತದೆ.

Poly ಮತ್ತು SiO2 ನ ಮಾನ್ಯತೆ:
ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಬಯಸಿದ ಲಂಬವಾದ ರಚನೆಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಂಡಿದೆ, ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪಾಲಿ, ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ SiO2 ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ತಲಾಧಾರವಿದೆ. ಆದರೆ ಈಗ ಇಡೀ ವೇಫರ್ ಹೀಗಿದೆ, ಮತ್ತು " ನಲ್ಲಿ" ರಚನೆಯಾಗಲು ನಮಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಾನ ಮಾತ್ರ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇಡೀ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಹಂತವಿದೆ - ಮಾನ್ಯತೆ.
ನಾವು ಮೊದಲು ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಪದರವನ್ನು ವೇಫರ್ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹರಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅದು ಈ ರೀತಿ ಆಗುತ್ತದೆ.

ನಂತರ ಅದರ ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದ ಮುಖವಾಡವನ್ನು (ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಮುಖವಾಡದ ಮೇಲೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ) ಹಾಕಿ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅದನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರದ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸಿ. ವಿಕಿರಣ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಮುಖವಾಡದಿಂದ ನಿರ್ಬಂಧಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶವು ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದಿಂದ ಪ್ರಕಾಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿಲ್ಲವಾದ್ದರಿಂದ, ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ನ ಈ ತುಣುಕು ಸಕ್ರಿಯಗೊಂಡಿಲ್ಲ.

ಸಕ್ರಿಯ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ದ್ರವದಿಂದ ತೊಳೆಯುವುದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸುಲಭವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸದ ಫೋಟೋರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೊಳೆಯಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ವಿಕಿರಣದ ನಂತರ, ಸಕ್ರಿಯ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೊಳೆಯಲು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅದು ಈ ರೀತಿ ಆಗುತ್ತದೆ, Poly ಮತ್ತು SiO2 ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್, ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದಿದ್ದಲ್ಲಿ ಫೋಟೋರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.