Aliran prosés semikonduktor

Anjeun tiasa ngartos sanaos anjeun henteu kantos diajar fisika atanapi matematika, tapi éta rada saderhana sareng cocog pikeun pamula. Upami anjeun hoyong terang langkung seueur ngeunaan CMOS, anjeun kedah maca eusi masalah ieu, sabab ngan ukur saatos ngartos aliran prosés (nyaéta, prosés produksi dioda) anjeun tiasa teras ngartos eusi di handap ieu. Lajeng hayu urang diajar kumaha CMOS ieu dihasilkeun dina parusahaan foundry dina masalah ieu (nyandak prosés non-canggih sabagé conto, CMOS prosés canggih béda dina struktur jeung prinsip produksi).

Anu mimiti, anjeun kedah terang yén wafer anu didamel tina panyaluran ti supplier (wafer silikonsupplier) hiji-hiji, kalayan radius 200mm (8-incipabrik) atanapi 300mm (12 incipabrik). Ditémbongkeun saperti dina gambar di handap, éta sabenerna sarupa kueh badag, nu urang nelepon substrat a.

Sanajan kitu, teu merenah pikeun urang nempo eta cara kieu. Urang neuteup ti handap ka luhur jeung kasampak dina pintonan cross-sectional, nu jadi inohong di handap ieu.

Salajengna, hayu urang tingali kumaha model CMOS némbongan. Kusabab prosés anu saleresna peryogi rébuan léngkah, kuring bakal nyarioskeun léngkah-léngkah utama tina wafer 8 inci pangbasajanna di dieu.

 

Nyieun sumur na Inversion Lapisan:
Nyaéta, sumur ditanam kana substrat ku implantasi ion (Ion Implantation, anu salajengna disebut imp). Lamun hayang nyieun NMOS, anjeun kudu implant P-tipe sumur. Upami anjeun hoyong ngadamel PMOS, anjeun kedah masang sumur tipe-N. Pikeun genah anjeun, hayu urang nyandak NMOS sabagé conto. Mesin implantation ion implants unsur P-tipe bakal implanted kana substrat ka jero husus, lajeng heats aranjeunna dina suhu luhur dina tube tungku pikeun ngaktipkeun ion ieu sarta diffuse aranjeunna sabudeureun. Ieu ngalengkepan produksi sumur. Ieu anu katingali saatos produksina réngsé.

Saatos ngadamel sumur, aya léngkah-léngkah implantasi ion anu sanés, tujuanana pikeun ngontrol ukuran arus saluran sareng tegangan ambang. Sarerea bisa disebut lapisan inversion. Lamun hayang nyieun NMOS, lapisan inversion ieu implanted kalawan ion P-tipe, sarta lamun hayang nyieun PMOS, lapisan inversion ieu implanted kalawan ion N-tipe. Saatos implantasi, éta modél kieu.

Aya seueur eusi di dieu, sapertos énergi, sudut, konsentrasi ion nalika implantasi ion, sareng sajabana, anu henteu kalebet dina masalah ieu, sareng kuring yakin yén upami anjeun terang hal-hal éta, anjeun kedah janten insider, sareng anjeun kudu boga cara pikeun neuleuman éta.

Nyieun SiO2:
Silicon dioksida (SiO2, hereinafter disebut oksida) bakal dijieun engké. Dina prosés produksi CMOS, aya loba cara pikeun nyieun oksida. Di dieu, SiO2 dianggo di handapeun gerbang, sareng ketebalanna langsung mangaruhan ukuran tegangan bangbarung sareng ukuran saluran ayeuna. Ku alatan éta, paling foundries milih metoda oksidasi tube tungku jeung kualitas pangluhurna, kontrol ketebalan paling tepat, sarta uniformity pangalusna dina hambalan ieu. Nyatana, saderhana pisan, nyaéta, dina tabung tungku kalayan oksigén, suhu luhur dianggo pikeun ngamungkinkeun oksigén sareng silikon ngaréaksikeun sacara kimia pikeun ngahasilkeun SiO2. Ku cara kieu, lapisan ipis SiO2 dihasilkeun dina beungeut Si, ditémbongkeun saperti dina gambar di handap ieu.

Tangtosna, aya ogé seueur inpormasi khusus di dieu, sapertos sabaraha derajat anu diperyogikeun, sabaraha konsentrasi oksigén anu diperyogikeun, sabaraha lami suhu anu diperyogikeun, jsb. teuing husus.
Formasi gerbang tungtung Poly:
Tapi teu acan réngsé. SiO2 ngan sarimbag jeung benang, sarta gerbang nyata (Poly) teu dimimitian acan. Jadi lengkah saterusna urang nyaeta iklas lapisan polysilicon on SiO2 (polysilicon ogé diwangun ku unsur silikon tunggal, tapi susunan kisi mah béda. Ulah nanya ka kuring naha substrat ngagunakeun silikon kristal tunggal jeung gerbang ngagunakeun polysilicon. Aya nyaeta buku semikonduktor Fisika Anjeun tiasa diajar ngeunaan eta ~). Poli oge link pisan kritis dina CMOS, tapi komponén poli nyaeta Si, sarta eta teu bisa dihasilkeun ku réaksi langsung jeung substrat Si kawas tumuwuh SiO2. Ieu merlukeun CVD legendaris (Chemical Vapor Deposition), nyaéta réaksi kimiawi dina vakum sarta endapanana obyék dihasilkeun dina wafer nu. Dina conto ieu, zat dihasilkeun polysilicon, lajeng precipitated on wafer nu (di dieu kuring kudu nyebutkeun yén poli dihasilkeun dina tube tungku ku CVD, jadi generasi poli henteu dipigawé ku mesin CVD murni).

Tapi polysilicon dibentuk ku metoda ieu bakal precipitated dina sakabéh wafer, sarta eta Sigana mah ieu sanggeus présipitasi.

Paparan Poli sareng SiO2:
Dina léngkah ieu, struktur nangtung anu dipikahoyong parantos kabentuk, kalayan poli di luhur, SiO2 di handap, sareng substrat di handap. Tapi ayeuna sakabeh wafer kawas kieu, sarta kami ngan butuh posisi husus pikeun jadi struktur "keran". Janten aya léngkah anu paling kritis dina sadaya prosés - paparan.
Urang mimiti nyebarkeun lapisan photoresist dina beungeut wafer, sarta eta janten kawas kieu.

Teras nempatkeun topéng anu didefinisikeun (pola sirkuit parantos didefinisikeun dina topéng) di dinya, sareng tungtungna disinarikeun ku cahaya panjang gelombang anu khusus. Photoresist bakal jadi diaktipkeun di wewengkon irradiated. Kusabab daérah anu diblokir ku topéng henteu dicaangan ku sumber cahaya, sapotong photoresist ieu henteu diaktipkeun.

Kusabab photoresist diaktipkeun sabagian gampang dikumbah jauh ku cairan kimia husus, sedengkeun photoresist unactivated teu bisa dikumbah jauh, sanggeus iradiasi, cairan husus dipaké pikeun ngumbah jauh photoresist diaktipkeun, sarta ahirna janten kawas kieu, ninggalkeun photoresist dimana Poli na SiO2 perlu dipikagaduh, sarta nyoplokkeun photoresist dimana eta teu perlu dipikagaduh.