Możesz to zrozumieć, nawet jeśli nigdy nie studiowałeś fizyki ani matematyki, ale jest to trochę zbyt proste i odpowiednie dla początkujących. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o CMOS-ie, musisz zapoznać się z treścią tego wydania, ponieważ dopiero po zrozumieniu przebiegu procesu (czyli procesu produkcji diody) możesz dalej rozumieć poniższą treść. Następnie dowiedzmy się, jak ten CMOS jest produkowany w odlewni w tym numerze (biorąc za przykład proces niezaawansowany, CMOS zaawansowanego procesu różni się strukturą i zasadą produkcji).
Przede wszystkim trzeba wiedzieć, że wafle, które odlewnia dostaje od dostawcy (wafelek silikonowydostawca) są umieszczane jeden po drugim, w promieniu 200 mm (8-calowyfabrycznie) lub 300 mm (12-calowyfabryka). Jak pokazano na poniższym rysunku, w rzeczywistości przypomina duże ciasto, które nazywamy podłożem.
Jednak nie jest nam wygodnie patrzeć na to w ten sposób. Patrzymy od dołu do góry i patrzymy na przekrój, który staje się poniższym rysunkiem.
Następnie zobaczmy, jak wygląda model CMOS. Ponieważ sam proces wymaga tysięcy kroków, opowiem tutaj o głównych etapach najprostszej 8-calowej płytki.
Tworzenie studni i warstwa inwersji:
Oznacza to, że dołek jest wszczepiany w podłoże poprzez implantację jonów (implantacja jonowa, zwana dalej imp). Jeśli chcesz wytworzyć NMOS, musisz wszczepić studzienki typu P. Jeśli chcesz wytworzyć PMOS, musisz wszczepić studzienki typu N. Dla Twojej wygody weźmy jako przykład NMOS. Maszyna do implantacji jonów wszczepia elementy typu P przeznaczone do wszczepienia w podłoże na określoną głębokość, a następnie podgrzewa je do wysokiej temperatury w rurze pieca, aby aktywować te jony i rozproszyć je dookoła. Na tym kończy się produkcja studni. Tak wygląda po zakończeniu produkcji.
Po wykonaniu odwiertu następują kolejne etapy implantacji jonów, których celem jest kontrola wielkości prądu kanału i napięcia progowego. Każdy może to nazwać warstwą inwersyjną. Jeśli chcesz wytworzyć NMOS, warstwę inwersyjną wszczepia się jonami typu P, a jeśli chcesz wytworzyć PMOS, warstwę inwersyjną wszczepia się jonami typu N. Po wszczepieniu jest to następujący model.
Jest tu wiele treści, takich jak energia, kąt, stężenie jonów podczas implantacji jonów itp., które nie są uwzględnione w tym numerze, i uważam, że jeśli wiesz te rzeczy, musisz być insiderem i trzeba mieć sposób, żeby się ich nauczyć.
Wytwarzanie SiO2:
Dwutlenek krzemu (SiO2, zwany dalej tlenkiem) będzie wytwarzany później. W procesie produkcyjnym CMOS istnieje wiele sposobów wytwarzania tlenku. Tutaj pod bramką zastosowano SiO2, a jego grubość wpływa bezpośrednio na wielkość napięcia progowego i wielkość prądu kanału. Dlatego większość odlewni wybiera metodę utleniania rur piecowych zapewniającą najwyższą jakość, najbardziej precyzyjną kontrolę grubości i najlepszą jednorodność na tym etapie. W rzeczywistości jest to bardzo proste, to znaczy w rurze pieca z tlenem stosuje się wysoką temperaturę, aby umożliwić chemiczną reakcję tlenu i krzemu w celu wytworzenia SiO2. W ten sposób na powierzchni Si powstaje cienka warstwa SiO2, jak pokazano na poniższym rysunku.
Oczywiście jest tu także wiele szczegółowych informacji, jak np. ile stopni potrzeba, jakie stężenie tlenu jest potrzebne, jak długo potrzebna jest wysoka temperatura itp. Nie o tym teraz myślimy, tylko o tym zbyt szczegółowe.
Formowanie końca bramy Poli:
Ale to jeszcze nie koniec. SiO2 jest po prostu odpowiednikiem wątku, a prawdziwa brama (Poly) jeszcze się nie uruchomiła. Zatem naszym następnym krokiem będzie nałożenie warstwy polikrzemu na SiO2 (polikrzem również składa się z pojedynczego pierwiastka krzemu, ale układ sieci jest inny. Nie pytajcie mnie, dlaczego podłoże wykorzystuje monokrystaliczny krzem, a bramka wykorzystuje polikrzem. Tam to książka zatytułowana Fizyka półprzewodników. Możesz się o tym dowiedzieć. To żenujące~). Poli jest również bardzo krytycznym ogniwem w CMOS, ale składnikiem poli jest Si i nie można go wytworzyć w drodze bezpośredniej reakcji z podłożem Si, takiej jak rosnący SiO2. Wymaga to legendarnego CVD (Chemical Vapor Deposition), które ma za zadanie reagować chemicznie w próżni i wytrącać powstały obiekt na płytce. W tym przykładzie wygenerowaną substancją jest polikrzem, który następnie wytrąca się na płytce (tutaj muszę powiedzieć, że poli jest wytwarzany w rurze pieca za pomocą CVD, więc wytwarzanie poli nie odbywa się za pomocą czystej maszyny CVD).
Ale polikrzem powstały tą metodą wytrąci się na całej płytce i tak to wygląda po wytrąceniu.
Ekspozycja na poli i SiO2:
Na tym etapie właściwie utworzono pożądaną strukturę pionową, z poli na górze, SiO2 na dole i podłożem na dole. Ale teraz cała płytka jest taka i potrzebujemy tylko określonej pozycji, aby była to konstrukcja „kranu”. Zatem w całym procesie następuje najważniejszy etap – ekspozycja.
Najpierw rozprowadzamy warstwę fotorezystu na powierzchni płytki i wychodzi tak.
Następnie nakładamy na nią zdefiniowaną maskę (na masce zdefiniowano wzór obwodu), a na koniec naświetlamy ją światłem o określonej długości fali. Fotomaska zostanie aktywowana w napromienianym obszarze. Ponieważ obszar zasłonięty przez maskę nie jest oświetlony przez źródło światła, ten kawałek fotomaski nie jest aktywowany.
Ponieważ fotomaska aktywowana jest szczególnie łatwa do zmycia przez określoną ciecz chemiczną, natomiast fotomaski nieaktywnej nie da się zmyć, po napromieniowaniu stosuje się specjalną ciecz do zmycia aktywowanego fotomaski i ostatecznie tak się dzieje, pozostawiając fotomaski tam, gdzie należy zachować Poli i SiO2, oraz usunięcia fotomaski tam, gdzie nie ma potrzeby jej zatrzymywania.
Czas publikacji: 23 sierpnia 2024 r