अर्धचालक प्रक्रिया प्रवाह

तपाईंले भौतिक विज्ञान वा गणित कहिल्यै अध्ययन गर्नुभएको छैन भने पनि तपाईंले यसलाई बुझ्न सक्नुहुन्छ, तर यो अलि धेरै सरल र शुरुआतीहरूको लागि उपयुक्त छ। यदि तपाइँ CMOS को बारेमा थप जान्न चाहनुहुन्छ भने, तपाइँले यस मुद्दाको सामग्री पढ्नु पर्छ, किनभने प्रक्रिया प्रवाह (अर्थात, डायोडको उत्पादन प्रक्रिया) बुझेपछि मात्र तपाइँ निम्न सामग्री बुझ्न जारी राख्न सक्नुहुन्छ। त्यसोभए यस अंकमा फाउन्ड्री कम्पनीमा यो CMOS कसरी उत्पादन हुन्छ भन्ने बारे जानौं (उदाहरणका लागि गैर-उन्नत प्रक्रियालाई लिएर, उन्नत प्रक्रियाको CMOS संरचना र उत्पादन सिद्धान्तमा फरक छ)।

सबैभन्दा पहिले, तपाईले थाहा पाउनु पर्छ कि फाउन्ड्रीले आपूर्तिकर्ताबाट प्राप्त गर्ने वेफरहरू (सिलिकन वेफरआपूर्तिकर्ता) 200mm को त्रिज्या संग एक एक गरी छन् (८ इन्चकारखाना) वा 300mm (१२ इन्चकारखाना)। तलको चित्रमा देखाइए अनुसार, यो वास्तवमा ठूलो केक जस्तै छ, जसलाई हामी सब्सट्रेट भन्छौं।

तर, यसलाई यसरी हेर्नु हाम्रो लागि उपयुक्त छैन । हामी तलबाट माथि हेर्छौं र क्रस-सेक्शनल दृश्यलाई हेर्छौं, जुन निम्न चित्र बन्छ।

अर्को, CMOS मोडेल कसरी देखिन्छ हेरौं। वास्तविक प्रक्रियालाई हजारौं चरणहरू आवश्यक भएकोले, म यहाँ सबैभन्दा सरल 8-इन्च वेफरको मुख्य चरणहरूको बारेमा कुरा गर्नेछु।

 

 

राम्रो र उल्टो तह बनाउने:

अर्थात्, इनारलाई आयन इम्प्लान्टेशन (आयन इम्प्लान्टेसन, त्यसपछि इम्प भनिन्छ) द्वारा सब्सट्रेटमा प्रत्यारोपण गरिन्छ। यदि तपाईं NMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, तपाईंले P-प्रकारको कुवाहरू प्रत्यारोपण गर्नुपर्छ। यदि तपाईं PMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, तपाईंले N-प्रकारको कुवाहरू प्रत्यारोपण गर्नुपर्छ। तपाईंको सुविधाको लागि, NMOS लाई उदाहरणको रूपमा लिनुहोस्। आयन इम्प्लान्टेशन मेसिनले P-प्रकारका तत्वहरूलाई सब्सट्रेटमा विशेष गहिराइमा प्रत्यारोपण गर्न इम्प्लान्ट गर्दछ, र त्यसपछि यी आयनहरूलाई सक्रिय गर्न र वरिपरि फैलाउन फर्नेस ट्यूबमा उच्च तापक्रममा तताउँछ। यसले इनारको उत्पादन पूरा गर्छ। उत्पादन सम्पन्न भएपछि यस्तो देखिन्छ ।

इनार बनाएपछि, त्यहाँ अन्य आयन प्रत्यारोपण चरणहरू छन्, जसको उद्देश्य च्यानल वर्तमान र थ्रेसहोल्ड भोल्टेजको आकार नियन्त्रण गर्नु हो। सबैले यसलाई उल्टो तह भन्न सक्छन्। यदि तपाइँ NMOS बनाउन चाहानुहुन्छ भने, उल्टो तह P-प्रकार आयनहरू संग प्रत्यारोपण गरिएको छ, र यदि तपाइँ PMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, उल्टो तह एन-टाइप आयनहरू संग प्रत्यारोपित गरिन्छ। प्रत्यारोपण पछि, यो निम्न मोडेल हो।

यहाँ धेरै सामग्रीहरू छन्, जस्तै ऊर्जा, कोण, आयन प्रत्यारोपणको क्रममा आयन एकाग्रता, आदि, जुन यस मुद्दामा समावेश गरिएको छैन, र मलाई विश्वास छ कि यदि तपाइँ ती चीजहरू जान्नुहुन्छ भने, तपाइँ एक भित्री हुनुपर्दछ, र तपाइँ। तिनीहरूलाई सिक्ने तरिका हुनुपर्छ।

 

SiO2 बनाउँदै:

सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2, त्यसपछि अक्साइड भनिन्छ) पछि बनाइनेछ। CMOS उत्पादन प्रक्रियामा, अक्साइड बनाउन धेरै तरिकाहरू छन्। यहाँ, SiO2 गेट अन्तर्गत प्रयोग गरिन्छ, र यसको मोटाईले सीधा थ्रेसहोल्ड भोल्टेजको आकार र च्यानल वर्तमानको आकारलाई असर गर्छ। तसर्थ, अधिकांश फाउन्ड्रीहरूले उच्च गुणस्तर, सबैभन्दा सटीक मोटाई नियन्त्रण, र यस चरणमा उत्कृष्ट एकरूपताको साथ फर्नेस ट्यूब अक्सिडेशन विधि छनौट गर्छन्। वास्तवमा, यो धेरै सरल छ, अर्थात्, अक्सिजन भएको फर्नेस ट्यूबमा, अक्सिजन र सिलिकनले SiO2 उत्पन्न गर्न रासायनिक प्रतिक्रिया गर्न अनुमति दिन उच्च तापक्रम प्रयोग गरिन्छ। यसरी तलको चित्रमा देखाइएको जस्तै Si को सतहमा SiO2 को पातलो तह उत्पन्न हुन्छ।

निस्सन्देह, यहाँ धेरै विशिष्ट जानकारीहरू पनि छन्, जस्तै कति डिग्री आवश्यक छ, कति अक्सिजनको एकाग्रता आवश्यक छ, उच्च तापक्रम कति समय आवश्यक छ, आदि। यी हामीले अहिले विचार गरिरहेका होइनन्, ती हुन्। धेरै विशिष्ट।

गेट एन्ड पोलीको गठन:

तर अझै सकिएको छैन । SiO2 थ्रेडको बराबर मात्र हो, र वास्तविक गेट (Poly) अझै सुरु भएको छैन। त्यसोभए हाम्रो अर्को चरण SiO2 मा polysilicon को तह राख्नु हो (पोलिसिलिकन पनि एकल सिलिकन तत्वले बनेको छ, तर जालीको व्यवस्था फरक छ। मलाई न सोध्नुहोस् किन सब्सट्रेटले एकल क्रिस्टल सिलिकन प्रयोग गर्दछ र गेटले पोलिसिलिकन प्रयोग गर्दछ। त्यहाँ। सेमीकन्डक्टर फिजिक्स भन्ने किताब हो यो लज्जास्पद छ)। Poly CMOS मा एक धेरै महत्वपूर्ण लिङ्क पनि हो, तर Poly को घटक Si हो, र यो SiO2 बढ्दै गए जस्तै Si सब्सट्रेट संग प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न गर्न सकिदैन। यसका लागि पौराणिक CVD (रासायनिक भाप निक्षेप) आवश्यक छ, जुन भ्याकुममा रासायनिक प्रतिक्रिया गर्न र वेफरमा उत्पन्न वस्तुलाई प्रक्षेपित गर्न हो। यस उदाहरणमा, उत्पन्न गरिएको पदार्थ पोलिसिलिकन हो, र त्यसपछि वेफरमा अवक्षेपित हुन्छ (यहाँ मैले भन्नु पर्छ कि पोली CVD द्वारा फर्नेस ट्यूबमा उत्पन्न हुन्छ, त्यसैले पोलीको उत्पादन शुद्ध CVD मेसिनले गर्दैन)।

तर यस विधिद्वारा बनाइएको पोलिसिलिकन सम्पूर्ण वेफरमा अवक्षेपित हुनेछ, र यो वर्षा पछि यस्तो देखिन्छ।

 

Poly र SiO2 को एक्सपोजर:

यस चरणमा, हामीले चाहेको ठाडो संरचना वास्तवमा बनाइएको छ, माथिको पाली, तल SiO2 र तल सब्सट्रेटको साथ। तर अब सम्पूर्ण वेफर यस्तो छ, र हामीलाई "नल" संरचना हुनको लागि केवल एक विशिष्ट स्थिति चाहिन्छ। त्यसैले सम्पूर्ण प्रक्रियामा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण चरण हो - एक्सपोजर।
हामीले पहिले वेफरको सतहमा फोटोरेसिस्टको तह फैलाउँछौं, र यो यस्तो हुन्छ।

त्यसपछि परिभाषित मास्क (मास्कमा सर्किट ढाँचा परिभाषित गरिएको छ) राख्नुहोस्, र अन्तमा एक विशिष्ट तरंग लम्बाइको प्रकाशको साथ विकिरण गर्नुहोस्। फोटोरेसिस्ट विकिरणित क्षेत्रमा सक्रिय हुनेछ। मास्क द्वारा अवरुद्ध क्षेत्र प्रकाश स्रोत द्वारा प्रकाशित नभएको कारण, photoresist को यो टुक्रा सक्रिय छैन।

सक्रिय फोटोरेसिस्टलाई विशेष रासायनिक तरल पदार्थले पखाल्न विशेष गरी सजिलो हुने भएकोले, सक्रिय नभएको फोटोरेसिस्टलाई धुन सकिँदैन, विकिरण पछि, सक्रिय फोटोरेसिस्टलाई धुनका लागि विशेष तरल पदार्थ प्रयोग गरिन्छ, र अन्तमा यो यस्तो हुन्छ, जसबाट बाहिर निस्कन्छ। पोली र SiO2 राख्नुपर्ने ठाउँमा फोटोरेसिस्ट, र राख्न आवश्यक नभएको ठाउँमा फोटोरेसिस्ट हटाउने।