අර්ධ සන්නායක ක්රියාවලිය ප්රවාහය

ඔබ කිසි දිනක භෞතික විද්‍යාව හෝ ගණිතය ඉගෙන ගෙන නොමැති වුවද ඔබට එය තේරුම් ගත හැක, නමුත් එය තරමක් සරල වන අතර ආරම්භකයින් සඳහා සුදුසු වේ. ඔබට CMOS ගැන වැඩි විස්තර දැන ගැනීමට අවශ්‍ය නම්, ඔබට මෙම ගැටලුවේ අන්තර්ගතය කියවිය යුතුය, මන්ද ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහය (එනම් ඩයෝඩයේ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය) තේරුම් ගැනීමෙන් පසුව පමණක් ඔබට පහත අන්තර්ගතය දිගටම තේරුම් ගත හැකිය. ඊට පස්සේ අපි මේ නිකුතුවේදී වාත්තු සමාගම තුළ මෙම CMOS නිෂ්පාදනය කරන්නේ කෙසේද යන්න ගැන ඉගෙන ගනිමු (උදාහරණ නොවන ක්‍රියාවලිය උදාහරණයක් ලෙස, උසස් ක්‍රියාවලියේ CMOS ව්‍යුහය සහ නිෂ්පාදන මූලධර්මය අනුව වෙනස් වේ).

ප්‍රථමයෙන් ඔබ දැනගත යුතුයි වාත්තු යන්ත්‍රය සැපයුම්කරුගෙන් ලැබෙන වේෆර් (සිලිකන් වේෆර්සැපයුම්කරු) එකින් එක, 200mm අරය (අඟල් 8කර්මාන්තශාලාව) හෝ 300mm (අඟල් 12කර්මාන්ත ශාලාව). පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, එය ඇත්ත වශයෙන්ම විශාල කේක් එකකට සමාන වන අතර එය අපි උපස්ථරයක් ලෙස හැඳින්වේ.

කෙසේ වෙතත්, එය මේ ආකාරයෙන් බැලීම අපට පහසු නැත. අපි පහළ සිට ඉහළට බලා හරස්කඩ දර්ශනය දෙස බලමු, එය පහත රූපය බවට පත්වේ.

ඊළඟට, CMOS ආකෘතිය දිස්වන්නේ කෙසේදැයි බලමු. සත්‍ය ක්‍රියාවලියට පියවර දහස් ගණනක් අවශ්‍ය වන බැවින්, මම මෙහි සරලම අඟල් 8 වේෆරයේ ප්‍රධාන පියවර ගැන කතා කරමි.

 

හොඳින් සහ ප්‍රතිලෝම ස්තරය සෑදීම:
එනම්, අයන තැන්පත් කිරීම මගින් ළිඳ උපස්ථරයට බද්ධ කරනු ලැබේ (Ion Implantation, මෙතැන් සිට Imp ලෙස හැඳින්වේ). ඔබට NMOS සෑදීමට අවශ්ය නම්, ඔබ P-වර්ගයේ ළිං සවි කළ යුතුය. ඔබට PMOS සෑදීමට අවශ්ය නම්, ඔබ N-වර්ගයේ ළිං සවි කළ යුතුය. ඔබගේ පහසුව සඳහා, අපි උදාහරණයක් ලෙස NMOS ගනිමු. අයන තැන්පත් කිරීමේ යන්ත්‍රය මගින් P-වර්ගයේ මූලද්‍රව්‍ය උපස්ථරය තුළට නිශ්චිත ගැඹුරකට බද්ධ කළ යුතු අතර, පසුව මෙම අයන සක්‍රිය කර අවට විසරණය කිරීම සඳහා උදුන නළයේ ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී ඒවා රත් කරයි. මෙය ළිඳ නිෂ්පාදනය සම්පූර්ණ කරයි. නිෂ්පාදනය අවසන් වූ පසු පෙනෙන්නේ මෙයයි.

ළිඳ සෑදීමෙන් පසු, වෙනත් අයන තැන්පත් කිරීමේ පියවරයන් ඇත, එහි අරමුණ වන්නේ නාලිකා ධාරාව සහ එළිපත්ත වෝල්ටීයතාවයේ ප්රමාණය පාලනය කිරීමයි. සෑම කෙනෙකුටම එය ප්රතිලෝම ස්ථරය ලෙස හැඳින්විය හැක. ඔබට NMOS සෑදීමට අවශ්‍ය නම්, ප්‍රතිලෝම ස්තරය P-type අයන සමඟ බද්ධ කර ඇති අතර, ඔබට PMOS සෑදීමට අවශ්‍ය නම්, ප්‍රතිලෝම ස්ථරය N-type අයන සමඟ බද්ධ කරනු ලැබේ. බද්ධ කිරීමෙන් පසු, එය පහත දැක්වෙන ආකෘතියයි.

අයන තැන්පත් කිරීමේදී ඇති වන ශක්තිය, කෝණය, අයන සාන්ද්‍රණය යනාදී බොහෝ අන්තර්ගතයන් මෙහි අඩංගු නොවන අතර, එම කරුණු ඔබ දන්නේ නම්, ඔබ අභ්‍යන්තරිකයෙකු විය යුතු බව මම විශ්වාස කරමි. ඒවා ඉගෙන ගැනීමට ක්‍රමයක් තිබිය යුතුය.

SiO2 සෑදීම:
සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO2, මෙතැන් සිට ඔක්සයිඩ් ලෙස හැඳින්වේ) පසුව සාදනු ලැබේ. CMOS නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී, ඔක්සයිඩ් සෑදීමට බොහෝ ක්රම තිබේ. මෙහිදී, SiO2 ද්වාරය යටතේ භාවිතා වන අතර, එහි ඝණකම සෘජුවම එළිපත්ත වෝල්ටීයතාවයේ විශාලත්වය සහ නාලිකා ධාරාවේ ප්රමාණයට බලපායි. එමනිසා, බොහෝ වාත්තු ශාලා මෙම පියවරේදී ඉහළම ගුණාත්මක භාවය, වඩාත් නිරවද්‍ය ඝනකම පාලනය සහ හොඳම ඒකාකාරිත්වය සහිත උදුන නල ඔක්සිකරණ ක්‍රමය තෝරා ගනී. ඇත්ත වශයෙන්ම, එය ඉතා සරලයි, එනම්, ඔක්සිජන් සහිත උදුන නලයක් තුළ, SiO2 උත්පාදනය කිරීම සඳහා ඔක්සිජන් සහ සිලිකන් රසායනිකව ප්රතික්රියා කිරීමට ඉඩ ලබා දීම සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් භාවිතා කරයි. මේ ආකාරයට පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි Si මතුපිට SiO2 තුනී ස්ථරයක් ජනනය වේ.

ඇත්ත වශයෙන්ම, මෙහි අංශක කීයක් අවශ්‍යද, ඔක්සිජන් සාන්ද්‍රණය කොපමණ අවශ්‍යද, අධික උෂ්ණත්වය කොපමණ කාලයක් අවශ්‍යද, යනාදී නිශ්චිත තොරතුරු රාශියක් ද මෙහි ඇත. අපි දැන් සලකා බලන්නේ මේවා නොවේ, ඒවා ඉතා නිශ්චිත.
ගේට් එන්ඩ් පොලි පිහිටුවීම:
එහෙත් එය තවම අවසන් වී නැත. SiO2 නූලකට සමාන වන අතර සැබෑ ගේට්ටුව (Poly) තවම ආරම්භ වී නොමැත. ඉතින් අපේ ඊළඟ පියවර තමයි SiO2 මත පොලිසිලිකන් තට්ටුවක් දැමීම (polysilicon එකත් තනි සිලිකන් මූලද්‍රව්‍යයකින් සමන්විතයි, නමුත් දැලිස් සැකැස්ම වෙනස්. උපස්ථරය තනි ස්ඵටික සිලිකන් සහ ගේට්ටුවේ පොලිසිලිකන් භාවිතා කරන්නේ ඇයි කියලා මගෙන් අහන්න එපා. එතන අර්ධ සන්නායක භෞතික විද්‍යාව නම් පොතක් ඔබට එය ලජ්ජා සහගතයි. CMOS හි Poly ඉතා තීරණාත්මක සබැඳියක් ද වේ, නමුත් poly හි සංරචකය Si වන අතර, SiO2 වැඩීම වැනි Si උපස්ථරයක් සමඟ සෘජු ප්‍රතික්‍රියාවකින් එය ජනනය කළ නොහැක. මේ සඳහා පුරාවෘත්තීය CVD (රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම) අවශ්‍ය වේ, එනම් රික්තයක් තුළ රසායනිකව ප්‍රතික්‍රියා කිරීම සහ වේෆරය මත ජනනය වන වස්තුව අවක්ෂේපණය කිරීමයි. මෙම උදාහරණයේ දී, ජනනය කරන ලද ද්‍රව්‍යය පොලිසිලිකන් වන අතර පසුව වේෆරය මත අවක්ෂේපිත වේ (මෙහිදී මට කියන්නට ඇත්තේ උඳුනක නලයක පොලි ජනනය වන්නේ CVD මගින් බවයි, එබැවින් පොලි ජනනය කිරීම පිරිසිදු CVD යන්ත්‍රයකින් සිදු නොවේ).

නමුත් මෙම ක්‍රමය මගින් සාදන ලද පොලිසිලිකන් සම්පූර්ණ වේෆරය මත අවක්ෂේප කරනු ලබන අතර වර්ෂාපතනයෙන් පසු එය දිස්වේ.

Poly සහ SiO2 නිරාවරණය:
මෙම පියවරේදී, අපට අවශ්‍ය සිරස් ව්‍යුහය ඇත්ත වශයෙන්ම සෑදී ඇත, ඉහළින් පොලි, පහළින් SiO2 සහ පහළින් උපස්ථරය ඇත. නමුත් දැන් මුළු වේෆරයම මේ වගේ වන අතර අපට අවශ්‍ය වන්නේ "ටාව" ව්‍යුහය වීමට නිශ්චිත ස්ථානයක් පමණි. එබැවින් සමස්ත ක්‍රියාවලියේ වඩාත්ම තීරණාත්මක පියවර තිබේ - නිරාවරණය.
අපි මුලින්ම වේෆරයේ මතුපිටට ෆොටෝ රෙසිස්ට් තට්ටුවක් විහිදුවමු, එය මේ වගේ වේ.

ඉන්පසු එය මත නිර්වචනය කරන ලද වෙස් මුහුණ (පරිපථ රටාව නිර්වචනය කර ඇත) එය මත තබා, අවසානයේ නිශ්චිත තරංග ආයාමයකින් යුත් ආලෝකයකින් එය විකිරණය කරන්න. ප්‍රකිරණ ප්‍රදේශය තුළ ප්‍රභා ප්‍රතිරෝධකය සක්‍රීය වේ. වෙස්මුහුණ මගින් අවහිර කර ඇති ප්‍රදේශය ආලෝක ප්‍රභවයෙන් ආලෝකමත් නොවන බැවින්, මෙම photoresist කැබැල්ල සක්‍රිය නොවේ.

සක්‍රිය ඡායා ප්‍රතිරෝධකය විශේෂිත රසායනික ද්‍රවයකින් සෝදා හැරීම පහසු වන අතර, සක්‍රිය නොවූ ප්‍රභා ප්‍රතිරෝධකය සෝදා හැරිය නොහැකි අතර, ප්‍රකිරණයෙන් පසු, සක්‍රිය ඡායා ප්‍රතිරෝධකය සෝදා හැරීමට නිශ්චිත ද්‍රවයක් භාවිතා කරන අතර, අවසානයේදී එය මේ ආකාරයෙන් සිදු වේ. Poly සහ SiO2 රඳවා ගැනීමට අවශ්‍ය තැන් වල photoresist, සහ රඳවා තබා ගැනීමට අවශ්‍ය නොවන තැන් වල photoresist ඉවත් කරන්න.