Je kunt het begrijpen, zelfs als je nog nooit natuurkunde of wiskunde hebt gestudeerd, maar het is een beetje te simpel en geschikt voor beginners. Als u meer wilt weten over CMOS, moet u de inhoud van dit nummer lezen, want pas nadat u de processtroom (dat wil zeggen het productieproces van de diode) begrijpt, kunt u de volgende inhoud blijven begrijpen. Laten we vervolgens in deze uitgave bekijken hoe deze CMOS in het gieterijbedrijf wordt geproduceerd (als we het niet-geavanceerde proces als voorbeeld nemen, is de CMOS van het geavanceerde proces anders qua structuur en productieprincipe).
Allereerst moet u weten dat de wafels die de gieterij van de leverancier krijgt (silicium wafeltjeleverancier) zijn één voor één, met een straal van 200 mm (8-inchfabriek) of 300 mm (12-inchfabriek). Zoals je in de onderstaande figuur kunt zien, lijkt het eigenlijk op een grote cake, die we een substraat noemen.
Het is echter niet handig voor ons om er op deze manier naar te kijken. We kijken van onder naar boven en kijken naar de dwarsdoorsnede, die de volgende figuur wordt.
Laten we vervolgens kijken hoe het CMOS-model eruit ziet. Omdat het eigenlijke proces duizenden stappen vereist, zal ik het hier hebben over de belangrijkste stappen van de eenvoudigste 8-inch wafer.
Well- en inversielaag maken:
Dat wil zeggen dat de put in het substraat wordt geïmplanteerd door ionenimplantatie (ionenimplantatie, hierna imp genoemd). Als je NMOS wilt maken, moet je putten van het P-type implanteren. Als u PMOS wilt maken, moet u putten van het N-type implanteren. Laten we voor uw gemak NMOS als voorbeeld nemen. De ionenimplantatiemachine implanteert de P-type elementen die moeten worden geïmplanteerd in het substraat tot een bepaalde diepte, en verwarmt ze vervolgens op hoge temperatuur in de ovenbuis om deze ionen te activeren en rond te diffunderen. Hiermee is de productie van de put voltooid. Zo ziet het eruit nadat de productie is voltooid.
Na het maken van de put zijn er andere stappen voor ionenimplantatie, die tot doel hebben de grootte van de kanaalstroom en de drempelspanning te regelen. Iedereen kan het de inversielaag noemen. Als je NMOS wilt maken, wordt de inversielaag geïmplanteerd met P-type ionen, en als je PMOS wilt maken, wordt de inversielaag geïmplanteerd met N-type ionen. Na implantatie is het het volgende model.
Er staat hier veel informatie, zoals de energie, hoek, ionenconcentratie tijdens ionenimplantatie, etc., die niet in deze uitgave zijn opgenomen, en ik geloof dat als je die dingen weet, je een insider moet zijn, en je moet een manier hebben om ze te leren.
SiO2 maken:
Siliciumdioxide (SiO2, hierna oxide genoemd) zal later gemaakt worden. In het CMOS-productieproces zijn er veel manieren om oxide te maken. Hier wordt SiO2 onder de poort gebruikt en de dikte ervan heeft rechtstreeks invloed op de grootte van de drempelspanning en de grootte van de kanaalstroom. Daarom kiezen de meeste gieterijen voor de ovenbuisoxidatiemethode met de hoogste kwaliteit, de meest nauwkeurige diktecontrole en de beste uniformiteit bij deze stap. In feite is het heel eenvoudig, dat wil zeggen dat in een ovenbuis met zuurstof hoge temperaturen worden gebruikt om zuurstof en silicium chemisch te laten reageren om SiO2 te genereren. Op deze manier ontstaat er een dun laagje SiO2 op het oppervlak van Si, zoals weergegeven in onderstaande figuur.
Natuurlijk staat hier ook veel specifieke informatie, zoals hoeveel graden er nodig zijn, hoeveel zuurstofconcentratie er nodig is, hoe lang de hoge temperatuur nodig is, etc. Dit zijn niet waar we nu over nadenken, dat zijn te specifiek.
Vorming poorteinde Poly:
Maar het is nog niet voorbij. SiO2 is slechts het equivalent van een draad, en de echte poort (Poly) is nog niet begonnen. Onze volgende stap is dus het leggen van een laag polysilicium op SiO2 (polysilicium bestaat ook uit één enkel siliciumelement, maar de roosteropstelling is anders. Vraag me niet waarom het substraat monokristallijn silicium gebruikt en de poort polysilicium. is een boek met de titel Semiconductor Physics. Je kunt erover leren. Poly is ook een zeer kritische schakel in CMOS, maar de component van poly is Si, en het kan niet worden gegenereerd door directe reactie met Si-substraat, zoals het groeien van SiO2. Hiervoor is de legendarische CVD (Chemical Vapour Deposition) nodig, die in een vacuüm chemisch reageert en het gegenereerde object op de wafer neerslaat. In dit voorbeeld is de gegenereerde substantie polysilicium, en vervolgens neergeslagen op de wafer (hier moet ik zeggen dat poly door CVD in een ovenbuis wordt gegenereerd, dus het genereren van poly wordt niet gedaan door een pure CVD-machine).
Maar het polysilicium dat door deze methode wordt gevormd, zal op de hele wafel worden neergeslagen, en na het neerslaan ziet het er zo uit.
Blootstelling van Poly en SiO2:
Bij deze stap is de gewenste verticale structuur feitelijk gevormd, met poly aan de bovenkant, SiO2 aan de onderkant en het substraat aan de onderkant. Maar nu is de hele wafel zo, en we hebben alleen een specifieke positie nodig om de "kraan" -structuur te zijn. Er is dus de meest kritische stap in het hele proces: blootstelling.
We verspreiden eerst een laag fotoresist op het oppervlak van de wafel, en het wordt zo.
Plaats vervolgens het gedefinieerde masker (het circuitpatroon is op het masker gedefinieerd) erop en bestraal het ten slotte met licht van een specifieke golflengte. De fotoresist wordt geactiveerd in het bestraalde gebied. Omdat het door het masker geblokkeerde gebied niet wordt verlicht door de lichtbron, wordt dit stukje fotoresist niet geactiveerd.
Omdat de geactiveerde fotoresist bijzonder gemakkelijk kan worden weggewassen door een specifieke chemische vloeistof, terwijl de niet-geactiveerde fotoresist niet kan worden weggewassen, wordt na bestraling een specifieke vloeistof gebruikt om de geactiveerde fotoresist weg te spoelen, en uiteindelijk wordt het zo, waardoor de fotoresist waar Poly en SiO2 moeten worden vastgehouden, en het verwijderen van de fotoresist waar deze niet hoeft te worden vastgehouden.
Posttijd: 23 augustus 2024