Хагас дамжуулагчийн процессын урсгал

Та физик, математикийн хичээл үзээгүй байсан ч ойлгож болно, гэхдээ энэ нь арай дэндүү энгийн бөгөөд эхлэгчдэд тохиромжтой. Хэрэв та CMOS-ийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл энэ дугаарын агуулгыг унших хэрэгтэй, учир нь зөвхөн процессын урсгалыг (өөрөөр хэлбэл диодын үйлдвэрлэлийн процесс) ойлгосны дараа та дараах агуулгыг үргэлжлүүлэн ойлгож чадна. Тэгвэл энэ дугаарт энэхүү CMOS-ийг цутгах үйлдвэрт хэрхэн үйлдвэрлэдэг талаар олж мэдье (дэвшилтэт бус процессыг жишээ болгон авч үзвэл, дэвшилтэт процессын CMOS нь бүтэц, үйлдвэрлэлийн зарчмаараа ялгаатай).

Юуны өмнө та цутгах үйлдвэр нийлүүлэгчээс авдаг өрмөнцөр гэдгийг мэдэх ёстой (цахиур хавтаннийлүүлэгч) нэг нэгээр нь 200мм радиустай (8 инчүйлдвэр) эсвэл 300мм (12 инчүйлдвэр). Доорх зурагт үзүүлснээр энэ нь үнэндээ том бялуутай төстэй бөгөөд бидний субстрат гэж нэрлэдэг.

Гэсэн хэдий ч бид үүнийг ингэж харах нь тийм ч таатай биш юм. Бид доороос дээш харж, хөндлөн огтлолын дүрсийг хардаг бөгөөд энэ нь дараах зураг болно.

Дараа нь CMOS загвар хэрхэн харагдахыг харцгаая. Бодит үйл явц нь олон мянган алхмуудыг шаарддаг тул би энд хамгийн энгийн 8 инчийн вафрайны үндсэн алхмуудын талаар ярих болно.

 

 

Худаг хийх ба урвуу давхарга:

Өөрөөр хэлбэл, худгийг субстрат руу ион суулгацаар суулгана (Ионы суулгац, цаашид имплант гэх). Хэрэв та NMOS хийх гэж байгаа бол P хэлбэрийн худгийг суулгах хэрэгтэй. Хэрэв та PMOS хийх гэж байгаа бол N хэлбэрийн худгийг суулгах хэрэгтэй. Таны тав тухтай байдлыг хангах үүднээс NMOS-ийг жишээ болгон авч үзье. Ион суулгах төхөөрөмж нь субстрат руу суулгах P хэлбэрийн элементүүдийг тодорхой гүнд суулгаж, улмаар зуухны хоолойд өндөр температурт халааж, эдгээр ионуудыг идэвхжүүлж, эргэн тойронд нь тараана. Ингэснээр худгийн үйлдвэрлэл дуусна. Үйлдвэрлэл дууссаны дараа ийм харагдаж байна.

Худаг хийсний дараа ион суулгах бусад үе шатууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн зорилго нь сувгийн гүйдэл ба босго хүчдэлийн хэмжээг хянах явдал юм. Хүн бүр үүнийг урвуу давхарга гэж нэрлэж болно. Хэрэв та NMOS хийхийг хүсвэл урвуу давхаргад P төрлийн ион, PMOS хийхийг хүсвэл урвуу давхаргад N төрлийн ион суулгадаг. Суулгацын дараа энэ нь дараах загвар юм.

Энд ион суулгах үеийн энерги, өнцөг, ионы концентраци гэх мэт маш олон зүйл байгаа бөгөөд энэ дугаарт ороогүй байгаа бөгөөд хэрэв та эдгээрийг мэддэг бол дотоод хүн байх ёстой гэдэгт би итгэдэг. тэднийг сурах арга замтай байх ёстой.

 

SiO2 хийх:

Цахиурын давхар ислийг (SiO2, цаашид исэл гэх) дараа нь хийнэ. CMOS үйлдвэрлэлийн процесст исэл хийх олон арга байдаг. Энд SiO2-ийг хаалганы доор ашигладаг бөгөөд түүний зузаан нь босго хүчдэлийн хэмжээ, сувгийн гүйдлийн хэмжээ зэрэгт шууд нөлөөлдөг. Тиймээс ихэнх цутгах үйлдвэрүүд энэ үе шатанд зуухны хоолойн исэлдэлтийн аргыг хамгийн өндөр чанартай, хамгийн нарийн зузаантай, хамгийн сайн жигд байдлаар сонгодог. Үнэн хэрэгтээ энэ нь маш энгийн, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчтэй зуухны хоолойд хүчилтөрөгч, цахиурыг химийн урвалд оруулж SiO2 үүсгэхийн тулд өндөр температурыг ашигладаг. Ийм байдлаар SiO2-ийн нимгэн давхарга Si-ийн гадаргуу дээр үүсдэг бөгөөд үүнийг доорх зурагт үзүүлэв.

Мэдээжийн хэрэг, энд хэдэн градус шаардлагатай, хүчилтөрөгчийн концентраци хэр шаардлагатай, өндөр температур хэр удаан шаардлагатай гэх мэт маш олон тодорхой мэдээлэл байна. Эдгээр нь бидний одоо авч үзэх зүйл биш, эдгээр нь хэтэрхий тодорхой.

Хаалганы төгсгөлийн поли үүсэх:

Гэхдээ хараахан дуусаагүй байна. SiO2 нь утастай тэнцэхүйц бөгөөд жинхэнэ хаалга (Poly) хараахан эхлээгүй байна. Тиймээс бидний дараагийн алхам бол SiO2 (полисиликон нь нэг цахиурын элементээс бүрддэг, гэхдээ торны зохион байгуулалт нь өөр. Яагаад субстрат нь дан болор цахиур, хаалга нь полисиликон ашигладаг болохыг надаас бүү асуу. Тэнд) полисиликон давхарга тавих явдал юм. Энэ нь хагас дамжуулагч физикийн тухай ном юм. Поли нь CMOS-ийн маш чухал холбоос боловч поли-ийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь Si бөгөөд үүнийг SiO2-ийн өсөлттэй адил Si субстраттай шууд урвалаар үүсгэх боломжгүй юм. Үүнд вакуум орчинд химийн урвалд орж, үүссэн объектыг вафель дээр тунадасжуулах домогт CVD (Химийн уурын хуримтлал) шаардлагатай. Энэ жишээнд үүссэн бодис нь полисиликон бөгөөд дараа нь вафель дээр тунадаг (энд би поли нь зуухны хоолойд CVD-ээр үүсгэгддэг тул поли үүсэх нь цэвэр CVD машинаар хийгддэггүй гэдгийг хэлэх ёстой).

Гэхдээ энэ аргаар үүссэн полисиликон нь бүхэл хавтан дээр тунадасжих бөгөөд хур тунадасны дараа иймэрхүү харагдаж байна.

 

Поли ба SiO2-ийн өртөлт:

Энэ үе шатанд бидний хүсч буй босоо бүтэц нь дээд талдаа поли, доод талд SiO2, доод талд нь субстрат бүхий босоо бүтэц бий болсон. Харин одоо вафель бүхэлдээ ийм байгаа бөгөөд бид зөвхөн "цорго" бүтэцтэй байхын тулд тодорхой байр суурьтай байх хэрэгтэй. Тиймээс бүх үйл явцын хамгийн чухал алхам бол өртөх явдал юм.
Бид эхлээд вафельний гадаргуу дээр фоторезистийн давхаргыг тарааж, энэ нь иймэрхүү болно.

Дараа нь тодорхойлсон маск (хэлхээний загварыг маск дээр тодорхойлсон) тавиад эцэст нь тодорхой долгионы урттай гэрлээр цацруулна. Гэрэлтсэн хэсэгт фоторезист идэвхжинэ. Маскаар хаагдсан хэсэг нь гэрлийн эх үүсвэрээр гэрэлтдэггүй тул фоторезистийн энэ хэсэг идэвхжээгүй.

Идэвхжүүлсэн фоторезистийг тусгай химийн шингэнээр угааж цэвэрлэхэд хялбар байдаг бол идэвхижүүлээгүй фоторезистийг угаах боломжгүй тул цацрагийн дараа идэвхжсэн фоторезистийг угаахын тулд тодорхой шингэнийг ашигладаг бөгөөд эцэст нь ийм болж, үлддэг. Poly болон SiO2-ийг хадгалах шаардлагатай бол фоторезистийг, хадгалах шаардлагагүй газарт фоторезистийг устгана.