Mtiririko wa mchakato wa semiconductor

Unaweza kuielewa hata kama hujawahi kusoma fizikia au hisabati, lakini ni rahisi sana na inafaa kwa wanaoanza. Ikiwa unataka kujua zaidi kuhusu CMOS, unapaswa kusoma maudhui ya suala hili, kwa sababu tu baada ya kuelewa mtiririko wa mchakato (yaani, mchakato wa uzalishaji wa diode) unaweza kuendelea kuelewa maudhui yafuatayo. Kisha hebu tujifunze kuhusu jinsi CMOS hii inavyozalishwa katika kampuni ya msingi katika suala hili (kwa kuchukua mchakato usio wa juu kama mfano, CMOS ya mchakato wa juu ni tofauti katika muundo na kanuni ya uzalishaji).

Kwanza kabisa, lazima ujue kuwa mikate ya kaki ambayo kiwanda hupata kutoka kwa muuzaji (kaki ya siliconwasambazaji) ni moja baada ya nyingine, na radius ya 200mm (inchi 8kiwanda) au 300mm (inchi 12kiwanda). Kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini, kwa kweli ni sawa na keki kubwa, ambayo tunaiita substrate.

Hata hivyo, si rahisi kwetu kuitazama hivi. Tunaangalia kutoka chini na kuangalia mtazamo wa sehemu ya msalaba, ambayo inakuwa takwimu ifuatayo.

Ifuatayo, hebu tuone jinsi mfano wa CMOS unavyoonekana. Kwa kuwa mchakato halisi unahitaji maelfu ya hatua, nitazungumza juu ya hatua kuu za kaki rahisi zaidi ya inchi 8 hapa.

 

Kutengeneza vizuri na safu ya ubadilishaji:
Hiyo ni, kisima hupandikizwa kwenye substrate kwa upandikizaji wa ioni (Ion Implantation, ambayo hapo awali inajulikana kama imp). Ikiwa unataka kutengeneza NMOS, unahitaji kupandikiza visima vya aina ya P. Ikiwa unataka kutengeneza PMOS, unahitaji kupandikiza visima vya aina ya N. Kwa manufaa yako, hebu tuchukue NMOS kama mfano. Mashine ya kupandikiza ioni hupandikiza vipengee vya aina ya P ili kupandikizwa kwenye substrate kwa kina maalum, na kisha kuvipasha joto kwa joto la juu kwenye bomba la tanuru ili kuwezesha ayoni hizi na kuzisambaza kote. Hii inakamilisha uzalishaji wa kisima. Hivi ndivyo inavyoonekana baada ya uzalishaji kukamilika.

Baada ya kutengeneza kisima, kuna hatua zingine za uwekaji wa ion, madhumuni yake ambayo ni kudhibiti saizi ya mkondo wa sasa na voltage ya kizingiti. Kila mtu anaweza kuiita safu ya ubadilishaji. Ikiwa unataka kufanya NMOS, safu ya inversion imewekwa na ions za aina ya P, na ikiwa unataka kufanya PMOS, safu ya inversion imewekwa na ions za aina ya N. Baada ya kuingizwa, ni mfano wafuatayo.

Kuna mengi ya yaliyomo hapa, kama vile nishati, pembe, ukolezi wa ioni wakati wa uwekaji wa ioni, n.k., ambayo hayajajumuishwa katika toleo hili, na ninaamini kuwa ukijua vitu hivyo, lazima uwe mtu wa ndani, na wewe. lazima iwe na njia ya kujifunza.

Kutengeneza SiO2:
Silicon dioksidi (SiO2, ambayo hapo baadaye inajulikana kama oksidi) itatengenezwa baadaye. Katika mchakato wa uzalishaji wa CMOS, kuna njia nyingi za kutengeneza oksidi. Hapa, SiO2 hutumiwa chini ya lango, na unene wake huathiri moja kwa moja ukubwa wa voltage ya kizingiti na ukubwa wa sasa wa kituo. Kwa hivyo, waanzilishi wengi huchagua njia ya oxidation ya bomba la tanuru yenye ubora wa juu zaidi, udhibiti sahihi zaidi wa unene, na usawa bora katika hatua hii. Kwa kweli, ni rahisi sana, yaani, katika bomba la tanuru na oksijeni, joto la juu hutumiwa kuruhusu oksijeni na silicon kukabiliana na kemikali ili kuzalisha SiO2. Kwa njia hii, safu nyembamba ya SiO2 inatolewa kwenye uso wa Si, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini.

Kwa kweli, pia kuna habari nyingi maalum hapa, kama vile digrii ngapi zinahitajika, ni kiasi gani cha oksijeni kinahitajika, joto la juu linahitajika kwa muda gani, nk. Haya sio tunayozingatia sasa, hizo ni maalum sana.
Uundaji wa lango la mwisho la Poly:
Lakini bado haijaisha. SiO2 ni sawa tu na uzi, na lango halisi (Poly) bado halijaanza. Kwa hivyo hatua yetu inayofuata ni kuweka safu ya polisilicon kwenye SiO2 (polysilicon pia inaundwa na kipengele kimoja cha silicon, lakini mpangilio wa kimiani ni tofauti. Usiniulize kwa nini substrate hutumia silikoni ya fuwele moja na lango linatumia polysilicon. ni kitabu kiitwacho Semiconductor Physics Unaweza kujifunza kuihusu. Poly pia ni kiungo muhimu sana katika CMOS, lakini kijenzi cha aina nyingi ni Si, na haiwezi kuzalishwa kwa athari ya moja kwa moja na sehemu ndogo ya Si kama vile kukuza SiO2. Hii inahitaji CVD ya hadithi (Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali), ambayo ni kuitikia kwa kemikali katika utupu na kuharakisha kitu kilichozalishwa kwenye kaki. Katika mfano huu, dutu inayozalishwa ni polysilicon, na kisha husababishwa na kaki (hapa ni lazima niseme kwamba aina nyingi huzalishwa kwenye bomba la tanuru na CVD, hivyo kizazi cha aina nyingi haifanyiki na mashine safi ya CVD).

Lakini polysilicon iliyoundwa na njia hii itaingizwa kwenye kaki nzima, na inaonekana kama hii baada ya mvua.

Mfiduo wa Poly na SiO2:
Katika hatua hii, muundo wa wima tunaotaka umeundwa, na poli juu, SiO2 chini, na substrate chini. Lakini sasa kaki nzima ni kama hii, na tunahitaji tu nafasi maalum ya kuwa muundo wa "bomba". Kwa hivyo kuna hatua muhimu zaidi katika mchakato mzima - mfiduo.
Sisi kwanza kueneza safu ya photoresist juu ya uso wa kaki, na inakuwa kama hii.

Kisha kuweka mask iliyofafanuliwa (mchoro wa mzunguko umefafanuliwa kwenye mask) juu yake, na hatimaye uwashe kwa mwanga wa wavelength maalum. Kipiga picha kitawashwa katika eneo lenye miale. Kwa kuwa eneo lililozuiwa na mask halijaangazwa na chanzo cha mwanga, kipande hiki cha photoresist hakijaamilishwa.

Kwa kuwa mpiga picha aliyeamilishwa ni rahisi sana kuosha na kioevu maalum cha kemikali, wakati mpiga picha ambaye hajaamilishwa hawezi kuosha, baada ya kuwasha, kioevu maalum hutumiwa kuosha mpiga picha aliyeamilishwa, na mwishowe inakuwa kama hii, ikiacha mpiga picha ambapo Poly na SiO2 zinahitaji kuhifadhiwa, na kuondoa mpiga picha ambapo haihitaji kuhifadhiwa.