Du kan forstå det selv om du aldri har studert fysikk eller matematikk, men det er litt for enkelt og passer for nybegynnere. Hvis du vil vite mer om CMOS, må du lese innholdet i denne utgaven, for først etter å ha forstått prosessflyten (det vil si produksjonsprosessen til dioden) kan du fortsette å forstå følgende innhold. La oss så lære om hvordan denne CMOS produseres i støperibedriften i denne utgaven (tar ikke-avansert prosess som et eksempel, CMOS av avansert prosess er forskjellig i struktur og produksjonsprinsipp).
Først av alt må du vite at oblatene som støperiet får fra leverandøren (silisium waferleverandør) er én etter én, med en radius på 200 mm (8-tommersfabrikk) eller 300 mm (12-tommersfabrikk). Som vist i figuren under, ligner den faktisk på en stor kake, som vi kaller et substrat.
Det er imidlertid ikke praktisk for oss å se på det på denne måten. Vi ser nedenfra og opp og ser på tverrsnittet, som blir til følgende figur.
La oss deretter se hvordan CMOS-modellen ser ut. Siden selve prosessen krever tusenvis av trinn, vil jeg snakke om hovedtrinnene til den enkleste 8-tommers waferen her.
Making Well og Inversion Layer:
Det vil si at brønnen implanteres inn i substratet ved ioneimplantasjon (ionimplantasjon, heretter referert til som imp). Hvis du vil lage NMOS, må du implantere P-type brønner. Hvis du vil lage PMOS, må du implantere N-type brønner. For enkelhets skyld, la oss ta NMOS som et eksempel. Ioneimplantasjonsmaskinen implanterer P-type-elementene som skal implanteres i underlaget til en bestemt dybde, og varmer dem deretter ved høy temperatur i ovnsrøret for å aktivere disse ionene og spre dem rundt. Dette fullfører produksjonen av brønnen. Slik ser det ut etter at produksjonen er ferdig.
Etter å ha laget brønnen, er det andre ioneimplantasjonstrinn, hvis formål er å kontrollere størrelsen på kanalstrømmen og terskelspenningen. Alle kan kalle det inversjonslaget. Hvis du vil lage NMOS, implanteres inversjonslaget med ioner av P-type, og hvis du vil lage PMOS, implanteres inversjonslaget med ioner av N-type. Etter implantasjon er det følgende modell.
Det er mye innhold her, som energien, vinkelen, ionekonsentrasjonen under ioneimplantasjon osv. som ikke er inkludert i denne utgaven, og jeg tror at hvis du vet disse tingene, må du være en insider, og du må ha en måte å lære dem på.
Å lage SiO2:
Silisiumdioksid (SiO2, heretter referert til som oksid) vil bli laget senere. I CMOS-produksjonsprosessen er det mange måter å lage oksid på. Her brukes SiO2 under porten, og tykkelsen påvirker direkte størrelsen på terskelspenningen og størrelsen på kanalstrømmen. Derfor velger de fleste støperier oksidasjonsmetoden for ovnsrør med den høyeste kvaliteten, den mest nøyaktige tykkelseskontrollen og den beste jevnheten på dette trinnet. Faktisk er det veldig enkelt, det vil si at i et ovnsrør med oksygen brukes høy temperatur for å la oksygen og silisium reagere kjemisk for å generere SiO2. På denne måten genereres et tynt lag av SiO2 på overflaten av Si, som vist i figuren under.
Selvfølgelig er det også mye spesifikk informasjon her, som hvor mange grader som trengs, hvor mye konsentrasjon av oksygen som trengs, hvor lenge den høye temperaturen trengs osv. Det er ikke dette vi vurderer nå, de er for spesifikt.
Dannelse av portende Poly:
Men det er ikke over ennå. SiO2 tilsvarer bare en tråd, og den virkelige porten (Poly) har ikke startet ennå. Så vårt neste trinn er å legge et lag med polysilisium på SiO2 (polysilisium er også sammensatt av et enkelt silisiumelement, men gitterarrangementet er annerledes. Ikke spør meg hvorfor substratet bruker enkrystall silisium og porten bruker polysilisium. Der er en bok som heter Semiconductor Physics Du kan lære om det. Det er pinlig. Poly er også en veldig kritisk kobling i CMOS, men komponenten av poly er Si, og den kan ikke genereres ved direkte reaksjon med Si-substrat som voksende SiO2. Dette krever den legendariske CVD (Chemical Vapour Deposition), som skal reagere kjemisk i et vakuum og utfelle den genererte gjenstanden på waferen. I dette eksemplet er det genererte stoffet polysilisium, og deretter utfelt på waferen (her må jeg si at poly genereres i et ovnsrør av CVD, så genereringen av poly gjøres ikke av en ren CVD-maskin).
Men polysilisiumet som dannes ved denne metoden vil bli utfelt på hele waferen, og det ser slik ut etter utfelling.
Eksponering av poly og SiO2:
På dette trinnet har den vertikale strukturen vi ønsker faktisk blitt dannet, med poly på toppen, SiO2 på bunnen og substratet på bunnen. Men nå er hele waferen slik, og vi trenger bare en spesifikk posisjon for å være "kranen"-strukturen. Så det er det mest kritiske trinnet i hele prosessen - eksponering.
Vi smører først et lag med fotoresist på overflaten av waferen, og det blir slik.
Sett deretter den definerte masken (kretsmønsteret er definert på masken) på den, og bestråle den til slutt med lys av en bestemt bølgelengde. Fotoresisten vil bli aktivert i det bestrålte området. Siden området som er blokkert av masken ikke er opplyst av lyskilden, aktiveres ikke denne delen av fotoresist.
Siden den aktiverte fotoresisten er spesielt lett å vaske bort av en spesifikk kjemisk væske, mens den uaktiverte fotoresisten ikke kan vaskes bort, brukes en bestemt væske etter bestråling til å vaske bort den aktiverte fotoresisten, og til slutt blir det slik, og etterlater fotoresisten der Poly og SiO2 må beholdes, og fjerning av fotoresisten der den ikke trenger å beholdes.
Innleggstid: 23. august 2024