Você pode entendê-lo mesmo que nunca tenha estudado física ou matemática, mas é um pouco simples e adequado para iniciantes. Se você quiser saber mais sobre CMOS, deve ler o conteúdo desta edição, pois somente após entender o fluxo do processo (ou seja, o processo de produção do diodo) você poderá continuar entendendo o conteúdo a seguir. Então vamos aprender como este CMOS é produzido na empresa de fundição nesta edição (tomando como exemplo o processo não avançado, o CMOS do processo avançado é diferente em estrutura e princípio de produção).
Em primeiro lugar, você deve saber que os wafers que a fundição recebe do fornecedor (bolacha de silíciofornecedor) são um a um, com raio de 200mm (8 polegadasfábrica) ou 300 mm (12 polegadasfábrica). Conforme mostrado na figura abaixo, na verdade é semelhante a um bolo grande, que chamamos de substrato.
No entanto, não nos convém olhar desta forma. Olhamos de baixo para cima e observamos a vista em corte transversal, que se torna a figura a seguir.
A seguir, vamos ver como aparece o modelo CMOS. Como o processo real requer milhares de etapas, falarei aqui sobre as principais etapas do wafer de 8 polegadas mais simples.
Fazendo bem e camada de inversão:
Ou seja, o poço é implantado no substrato por implantação iônica (Implantação Iônica, doravante denominada imp). Se você quiser fazer NMOS, precisará implantar poços do tipo P. Se você quiser fazer PMOS, precisará implantar poços do tipo N. Para sua conveniência, tomemos o NMOS como exemplo. A máquina de implantação de íons implanta os elementos do tipo P a serem implantados no substrato em uma profundidade específica e, em seguida, os aquece em alta temperatura no tubo do forno para ativar esses íons e difundi-los. Isso completa a produção do poço. É assim que fica após a conclusão da produção.
Após a confecção do poço, ocorrem outras etapas de implantação iônica, cujo objetivo é controlar o tamanho da corrente do canal e da tensão limite. Todos podem chamá-la de camada de inversão. Se quiser fazer NMOS, a camada de inversão é implantada com íons do tipo P, e se quiser fazer PMOS, a camada de inversão é implantada com íons do tipo N. Após a implantação, é o seguinte modelo.
Há muitos conteúdos aqui, como energia, ângulo, concentração iônica durante a implantação iônica, etc., que não estão incluídos nesta edição, e acredito que se você sabe dessas coisas, você deve ser um insider, e você deve haver uma maneira de aprendê-los.
Fazendo SiO2:
O dióxido de silício (SiO2, doravante denominado óxido) será produzido posteriormente. No processo de produção do CMOS, existem muitas maneiras de produzir óxido. Aqui, SiO2 é usado sob o portão e sua espessura afeta diretamente o tamanho da tensão limite e o tamanho da corrente do canal. Portanto, a maioria das fundições escolhe o método de oxidação do tubo do forno com a mais alta qualidade, o controle de espessura mais preciso e a melhor uniformidade nesta etapa. Na verdade, é muito simples, ou seja, em um tubo de forno com oxigênio, utiliza-se alta temperatura para permitir que o oxigênio e o silício reajam quimicamente para gerar SiO2. Desta forma, uma fina camada de SiO2 é gerada na superfície do Si, conforme mostrado na figura abaixo.
Claro, há também muitas informações específicas aqui, como quantos graus são necessários, quanta concentração de oxigênio é necessária, por quanto tempo a alta temperatura é necessária, etc. muito específico.
Formação da extremidade do portão Poly:
Mas ainda não acabou. SiO2 é equivalente apenas a um thread, e a porta real (Poly) ainda não foi iniciada. Portanto, nosso próximo passo é colocar uma camada de polissilício sobre SiO2 (o polissilício também é composto de um único elemento de silício, mas o arranjo da rede é diferente. Não me pergunte por que o substrato usa silício de cristal único e a porta usa polissilício. Há é um livro chamado Semiconductor Physics. Você pode aprender sobre isso. O poli também é um elo muito crítico no CMOS, mas o componente do poli é o Si e não pode ser gerado por reação direta com o substrato de Si, como o crescimento do SiO2. Isso requer o lendário CVD (Chemical Vapor Deposition), que consiste em reagir quimicamente no vácuo e precipitar o objeto gerado no wafer. Neste exemplo, a substância gerada é o polissilício e depois precipitada no wafer (aqui devo dizer que o poli é gerado em um tubo de forno por CVD, portanto a geração de poli não é feita por uma máquina de CVD pura).
Mas o polissilício formado por este método será precipitado em todo o wafer, e fica assim após a precipitação.
Exposição de Poli e SiO2:
Nesta etapa, a estrutura vertical que desejamos foi realmente formada, com poli na parte superior, SiO2 na parte inferior e o substrato na parte inferior. Mas agora todo o wafer está assim, e só precisamos de uma posição específica para ser a estrutura da “torneira”. Portanto, existe a etapa mais crítica de todo o processo – a exposição.
Primeiro espalhamos uma camada de fotorresiste na superfície do wafer e fica assim.
Em seguida, coloque a máscara definida (o padrão do circuito foi definido na máscara) e, finalmente, irradie-a com luz de um comprimento de onda específico. O fotorresiste será ativado na área irradiada. Como a área bloqueada pela máscara não é iluminada pela fonte de luz, esse pedaço de fotorresiste não é ativado.
Como o fotorresistente ativado é particularmente fácil de ser lavado por um líquido químico específico, enquanto o fotorresistente inativado não pode ser lavado, após a irradiação, um líquido específico é usado para lavar o fotorresistente ativado, e finalmente fica assim, deixando o fotorresistente onde Poli e SiO2 precisam ser retidos e remover o fotorresistente onde ele não precisa ser retido.
Horário da postagem: 23 de agosto de 2024