Ви можете зрозуміти це, навіть якщо ніколи не вивчали фізику чи математику, але це занадто просто і підходить для початківців. Якщо ви хочете дізнатися більше про CMOS, вам слід прочитати зміст цього випуску, оскільки лише після розуміння процесу (тобто процесу виробництва діода) ви зможете продовжувати розуміти наступний вміст. Тоді давайте дізнаємося про те, як ця CMOS виробляється в ливарній компанії в цьому випуску (взявши за приклад непередовий процес, CMOS передового процесу відрізняється за структурою та принципом виробництва).
Перш за все, ви повинні знати, що пластини, які ливарний цех отримує від постачальника (кремнієва пластинапостачальник) один за одним, радіусом 200 мм (8-дюймовийзавод) або 300 мм (12-дюймовийфабрика). Як показано на малюнку нижче, він насправді схожий на великий торт, який ми називаємо підкладкою.
Однак нам не зручно так на це дивитися. Ми дивимося знизу вгору і дивимося на поперечний переріз, який стає наступним малюнком.
Далі подивимося, як виглядає модель CMOS. Оскільки фактичний процес вимагає тисяч кроків, я розповім тут про основні кроки найпростішої 8-дюймової пластини.
Створення лунки та інверсійного шару:
Тобто лунка імплантується в підкладку методом іонної імплантації (іонна імплантація, далі імп). Якщо ви хочете зробити NMOS, вам потрібно імплантувати лунки P-типу. Якщо ви хочете зробити PMOS, вам потрібно імплантувати лунки N-типу. Для вашої зручності візьмемо NMOS як приклад. Машина для іонної імплантації імплантує елементи P-типу, які потрібно імплантувати, в підкладку на певну глибину, а потім нагріває їх при високій температурі в трубі печі, щоб активувати ці іони та дифундувати їх навколо. На цьому виготовлення свердловини завершено. Ось так це виглядає після завершення виробництва.
Після створення лунки проводяться інші етапи іонної імплантації, метою яких є контроль величини струму каналу та порогової напруги. Кожен може назвати це інверсійним шаром. Якщо ви хочете зробити NMOS, інверсійний шар імплантується іонами P-типу, а якщо ви хочете зробити PMOS, інверсійний шар імплантується іонами N-типу. Після імплантації це наступна модель.
Тут є багато інформації, як-от енергія, кут, концентрація іонів під час імплантації іонів тощо, які не включені до цього випуску, і я вважаю, що якщо ви знаєте ці речі, ви повинні бути інсайдером, і ви треба мати спосіб їх вивчити.
Отримання SiO2:
Діоксид кремнію (SiO2, надалі оксид) буде виготовлено пізніше. У процесі виробництва CMOS існує багато способів отримання оксиду. Тут SiO2 використовується під затвором, і його товщина безпосередньо впливає на величину порогової напруги і величину струму в каналі. Тому більшість ливарних заводів обирають метод окислення труб печі з найвищою якістю, найточнішим контролем товщини та найкращою однорідністю на цьому етапі. Насправді це дуже просто, тобто в трубі печі з киснем використовується висока температура, щоб дозволити кисню та кремнію хімічно реагувати з утворенням SiO2. Таким чином на поверхні Si утворюється тонкий шар SiO2, як показано на малюнку нижче.
Звичайно, тут також є багато конкретної інформації, наприклад, скільки градусів потрібно, яка концентрація кисню потрібна, як довго потрібна висока температура тощо. Це не те, що ми зараз розглядаємо, це занадто специфічний.
Формування воріт кінця Poly:
Але це ще не кінець. SiO2 просто еквівалент нитки, а справжні ворота (Poly) ще не почалися. Таким чином, наш наступний крок — покласти шар полікремнію на SiO2 (полікремній також складається з одного кремнієвого елемента, але структура решітки інша. Не питайте мене, чому підкладка використовує монокристал кремнію, а ворота — полікремній. це книга під назвою «Фізика напівпровідників». Ви можете дізнатися про це. Поліетилен також є дуже важливою ланкою в КМОП, але компонентом полі є Si, і він не може бути створений шляхом прямої реакції з підкладкою Si, як вирощування SiO2. Для цього потрібне легендарне CVD (хімічне осадження з парової фази), яке має хімічно реагувати у вакуумі та осаджувати згенерований об’єкт на пластині. У цьому прикладі утвореною речовиною є полікремній, який потім осідає на пластині (тут я маю сказати, що поліетилен утворюється в трубі печі за допомогою CVD, тому генерація полі не виконується чисто CVD машиною).
Але полікремній, утворений цим методом, буде осідати на всю пластину, і це виглядає так після осадження.
Експозиція Poly та SiO2:
На цьому етапі фактично сформована вертикальна структура, яку ми бажаємо, з поліетиленом зверху, SiO2 знизу та підкладкою знизу. Але тепер уся пластина така, і нам потрібна лише конкретна позиція, яка буде структурою «кран». Отже, є найважливіший крок у всьому процесі – експозиція.
На поверхню пластини спочатку намазуємо шар фоторезисту, і вона стає ось так.
Потім покладіть на неї визначену маску (схема схеми була визначена на масці) і, нарешті, опромініть її світлом певної довжини хвилі. Фоторезист активується в опроміненій зоні. Оскільки область, заблокована маскою, не освітлюється джерелом світла, цей шматок фоторезисту не активується.
Оскільки активований фоторезист особливо легко змивається спеціальною хімічною рідиною, тоді як неактивований фоторезист неможливо змити, після опромінення використовується спеціальна рідина для змивання активованого фоторезиста, і, нарешті, він стає таким, залишаючи фоторезист там, де Poly і SiO2 потрібно зберегти, і видалення фоторезиста там, де його не потрібно зберігати.
Час публікації: 23 серпня 2024 р