Bạn có thể hiểu nó ngay cả khi bạn chưa từng học vật lý hay toán học, nhưng nó hơi quá đơn giản và phù hợp với người mới bắt đầu. Nếu bạn muốn biết thêm về CMOS, bạn phải đọc nội dung của vấn đề này, bởi vì chỉ sau khi hiểu được quy trình (tức là quy trình sản xuất diode), bạn mới có thể hiểu tiếp nội dung sau. Sau đó chúng ta cùng tìm hiểu xem CMOS này được sản xuất như thế nào ở công ty đúc trong vấn đề này (lấy quy trình không nâng cao làm ví dụ, CMOS của quy trình nâng cao khác về cấu tạo và nguyên lý sản xuất).
Trước hết, bạn phải biết rằng các tấm wafer mà xưởng đúc nhận được từ nhà cung cấp (tấm siliconnhà cung cấp) từng cái một, có bán kính 200mm (8 inchnhà máy) hoặc 300mm (12 inchnhà máy). Như trong hình bên dưới, nó thực sự giống với một chiếc bánh lớn mà chúng ta gọi là đế.
Tuy nhiên, không thuận tiện cho chúng ta khi nhìn sự việc theo cách này. Chúng ta nhìn từ dưới lên và nhìn vào mặt cắt ngang, trở thành hình sau.
Tiếp theo, hãy xem mô hình CMOS xuất hiện như thế nào. Vì quy trình thực tế đòi hỏi hàng nghìn bước nên tôi sẽ nói về các bước chính của tấm wafer 8 inch đơn giản nhất ở đây.
Tạo lớp giếng và đảo ngược:
Tức là giếng được cấy vào nền bằng phương pháp cấy ion (Ion Implantation, sau đây gọi tắt là imp). Muốn làm NMOS thì phải cấy giếng loại P. Muốn tạo PMOS thì phải cấy giếng loại N. Để thuận tiện cho bạn, hãy lấy NMOS làm ví dụ. Máy cấy ion sẽ cấy các phần tử loại P cần cấy vào chất nền đến một độ sâu nhất định, sau đó nung nóng chúng ở nhiệt độ cao trong ống lò để kích hoạt các ion này và khuếch tán chúng ra xung quanh. Điều này hoàn thành việc sản xuất giếng. Đây là những gì nó trông giống như sau khi quá trình sản xuất hoàn tất.
Sau khi làm giếng, còn có các bước cấy ion khác, mục đích là để kiểm soát kích thước dòng điện kênh và điện áp ngưỡng. Mọi người có thể gọi nó là lớp đảo ngược. Nếu bạn muốn tạo NMOS, lớp đảo ngược được cấy các ion loại P và nếu bạn muốn tạo PMOS, lớp đảo ngược được cấy các ion loại N. Sau khi cấy ghép sẽ có mô hình như sau.
Có rất nhiều nội dung ở đây như năng lượng, góc, nồng độ ion trong quá trình cấy ion, v.v. không nằm trong số này và tôi tin rằng nếu bạn biết những điều đó thì bạn phải là người trong cuộc, và bạn phải có cách để học chúng.
Tạo SiO2:
Silicon dioxide (SiO2, sau đây gọi tắt là oxit) sẽ được sản xuất sau. Trong quy trình sản xuất CMOS, có nhiều cách để tạo ra oxit. Ở đây, SiO2 được sử dụng dưới cổng và độ dày của nó ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước của điện áp ngưỡng và kích thước của dòng điện kênh. Vì vậy, hầu hết các xưởng đúc đều lựa chọn phương pháp oxy hóa ống lò với chất lượng cao nhất, kiểm soát độ dày chính xác nhất và độ đồng đều tốt nhất ở bước này. Thực chất rất đơn giản, đó là trong ống lò có oxy, nhiệt độ cao được sử dụng để oxy và silicon phản ứng hóa học tạo ra SiO2. Bằng cách này, một lớp SiO2 mỏng được tạo ra trên bề mặt Si, như thể hiện trong hình bên dưới.
Tất nhiên, ở đây cũng có rất nhiều thông tin cụ thể, chẳng hạn như cần bao nhiêu độ, cần bao nhiêu nồng độ oxy, cần nhiệt độ cao trong bao lâu, v.v. Đây không phải là những gì chúng ta đang xem xét bây giờ, đó là quá cụ thể.
Cấu tạo cổng cuối Poly:
Nhưng nó vẫn chưa kết thúc. SiO2 chỉ tương đương với một sợi dây và cổng thực (Poly) vẫn chưa bắt đầu. Vì vậy, bước tiếp theo của chúng ta là phủ một lớp polysilicon lên SiO2 (polysilicon cũng được cấu tạo từ một nguyên tố silicon duy nhất, nhưng cách sắp xếp mạng tinh thể lại khác. Đừng hỏi tôi tại sao chất nền sử dụng silicon đơn tinh thể và cổng sử dụng polysilicon. Ở đó là một cuốn sách tên là Vật lý bán dẫn. Bạn có thể tìm hiểu về nó. Thật đáng xấu hổ~). Poly cũng là một liên kết rất quan trọng trong CMOS, nhưng thành phần của poly là Si và nó không thể được tạo ra bằng phản ứng trực tiếp với chất nền Si như SiO2 đang phát triển. Điều này đòi hỏi CVD huyền thoại (Lắng đọng hơi hóa học), phản ứng hóa học trong chân không và kết tủa vật thể được tạo ra trên tấm bán dẫn. Trong ví dụ này, chất được tạo ra là polysilicon, sau đó được kết tủa trên wafer (ở đây tôi phải nói rằng poly được tạo ra trong ống lò bằng CVD, do đó việc tạo ra poly không được thực hiện bằng máy CVD thuần túy).
Nhưng polysilicon được hình thành bằng phương pháp này sẽ được kết tủa trên toàn bộ tấm bán dẫn và nó trông như thế này sau khi kết tủa.
Tiếp xúc với Poly và SiO2:
Ở bước này, cấu trúc thẳng đứng mà chúng ta mong muốn đã thực sự được hình thành, với poly ở trên, SiO2 ở dưới và chất nền ở phía dưới. Nhưng bây giờ toàn bộ tấm wafer đã như thế này, chúng ta chỉ cần một vị trí cụ thể là cấu trúc "vòi". Vì vậy, có bước quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình - tiếp xúc.
Đầu tiên chúng tôi trải một lớp chất quang dẫn lên bề mặt của tấm bán dẫn và nó sẽ trông như thế này.
Sau đó đặt mặt nạ đã xác định (mẫu mạch đã được xác định trên mặt nạ) lên đó và cuối cùng chiếu xạ nó bằng ánh sáng có bước sóng cụ thể. Chất quang dẫn sẽ được kích hoạt trong vùng được chiếu xạ. Vì khu vực bị mặt nạ chặn không được nguồn sáng chiếu sáng nên phần chất cản quang này không được kích hoạt.
Vì chất quang dẫn được kích hoạt đặc biệt dễ bị cuốn trôi bởi một chất lỏng hóa học cụ thể, trong khi chất quang dẫn không hoạt động không thể bị cuốn trôi, sau khi chiếu xạ, một chất lỏng cụ thể được sử dụng để rửa trôi chất quang dẫn đã hoạt hóa, và cuối cùng nó trở nên như thế này, để lại chất quang dẫn nơi Poly và SiO2 cần được giữ lại và loại bỏ chất quang dẫn ở nơi không cần giữ lại.
Thời gian đăng: 23-08-2024