Halfgeleierprosesvloei

Jy kan dit verstaan ​​selfs al het jy nog nooit fisika of wiskunde gestudeer nie, maar dit is 'n bietjie te eenvoudig en geskik vir beginners. As jy meer oor CMOS wil weet, moet jy die inhoud van hierdie uitgawe lees, want eers nadat jy die prosesvloei (dit wil sê die produksieproses van die diode) verstaan ​​het, kan jy die volgende inhoud verder verstaan. Kom ons leer dan in hierdie uitgawe hoe hierdie CMOS in die gieterymaatskappy vervaardig word (as ons nie-gevorderde prosesse as voorbeeld neem, verskil die CMOS van gevorderde prosesse in struktuur en produksiebeginsel).

Eerstens moet jy weet dat die wafers wat die gietery van die verskaffer kry (silikonwafelverskaffer) is een vir een, met 'n radius van 200 mm (8-duimfabriek) of 300 mm (12-duimfabriek). Soos in die figuur hieronder getoon, is dit eintlik soortgelyk aan 'n groot koek, wat ons 'n substraat noem.

Dit is egter nie gerieflik vir ons om dit so te beskou nie. Ons kyk van onder na bo en kyk na die dwarssnit-aansig, wat die volgende figuur word.

Volgende, kom ons kyk hoe die CMOS-model lyk. Aangesien die werklike proses duisende stappe vereis, sal ek hier oor die hoofstappe van die eenvoudigste 8-duim-wafer praat.

 

 

Maak 'n put en inversielaag:

Dit wil sê, die put word in die substraat ingeplant deur iooninplanting (Iooninplanting, hierna verwys as imp). As jy NMOS wil maak, moet jy P-tipe putte inplant. As jy PMOS wil maak, moet jy N-tipe putte inplant. Vir u gerief, kom ons neem NMOS as voorbeeld. Die iooninplantingsmasjien inplant die P-tipe elemente wat in die substraat ingeplant moet word tot 'n spesifieke diepte, en verhit dit dan teen hoë temperatuur in die oondbuis om hierdie ione te aktiveer en hulle rond te versprei. Dit voltooi die produksie van die put. Só lyk dit nadat die produksie voltooi is.

Nadat die put gemaak is, is daar ander iooninplantingstappe, waarvan die doel is om die grootte van die kanaalstroom en drempelspanning te beheer. Almal kan dit die inversielaag noem. As jy NMOS wil maak, word die inversielaag met P-tipe ione ingeplant, en as jy PMOS wil maak, word die inversielaag met N-tipe ione ingeplant. Na inplanting is dit die volgende model.

Daar is baie inhoud hier, soos die energie, hoek, ioonkonsentrasie tydens iooninplanting, ens., wat nie in hierdie uitgawe ingesluit is nie, en ek glo dat as jy daardie dinge weet, jy 'n insider moet wees, en jy moet 'n manier hê om dit te leer.

 

Maak SiO2:

Silikondioksied (SiO2, hierna verwys as oksied) sal later gemaak word. In die CMOS-produksieproses is daar baie maniere om oksied te maak. Hier word SiO2 onder die hek gebruik, en die dikte daarvan beïnvloed direk die grootte van die drempelspanning en die grootte van die kanaalstroom. Daarom kies die meeste gieterye die oondbuis-oksidasiemetode met die hoogste gehalte, die mees akkurate diktebeheer en die beste eenvormigheid in hierdie stap. Trouens, dit is baie eenvoudig, dit wil sê, in 'n oondbuis met suurstof word hoë temperatuur gebruik om suurstof en silikon chemies te laat reageer om SiO2 te genereer. Op hierdie manier word 'n dun lagie SiO2 op die oppervlak van Si gegenereer, soos in die figuur hieronder getoon.

Natuurlik is daar ook baie spesifieke inligting hier, soos hoeveel grade benodig word, hoeveel konsentrasie suurstof benodig word, hoe lank die hoë temperatuur benodig word, ens. Dit is nie wat ons nou oorweeg nie, dit is te spesifiek.

Vorming van hek-einde Poli:

Maar dit is nog nie verby nie. SiO2 is net gelykstaande aan 'n draad, en die regte hek (Poli) het nog nie begin nie. Dus is ons volgende stap om 'n laag polisilikoon op SiO2 te lê (polisilikon bestaan ​​ook uit 'n enkele silikonelement, maar die roosterrangskikking is anders. Moenie my vra hoekom die substraat enkelkristalsilikon gebruik en die hek polisilikoon nie. Daar is 'n boek genaamd Halfgeleierfisika. Jy kan daaroor leer. Dis verleentheid~). Poli is ook 'n baie kritieke skakel in CMOS, maar die komponent van poli is Si, en dit kan nie gegenereer word deur direkte reaksie met Si-substraat soos die groei van SiO2 nie. Dit vereis die legendariese CVD (Chemiese Vapor Deposition), wat is om chemies in 'n vakuum te reageer en die gegenereerde voorwerp op die wafer te presipiteer. In hierdie voorbeeld is die gegenereerde stof polisilikoon, en dan presipiteer dit op die wafer (hier moet ek sê dat poli in 'n oondbuis deur CVD gegenereer word, dus die opwekking van poli word nie deur 'n suiwer CVD-masjien gedoen nie).

Maar die polisilikoon wat deur hierdie metode gevorm word, sal op die hele wafer neerslaan, en dit lyk so na neerslag.

 

Blootstelling van Poli en SiO2:

In hierdie stap is die vertikale struktuur wat ons wil hê eintlik gevorm, met poli bo-op, SiO2 onderaan, en die substraat onderaan. Maar nou is die hele wafer so, en ons benodig slegs 'n spesifieke posisie om die "kraan"-struktuur te wees. Dus is daar die mees kritieke stap in die hele proses - blootstelling.
Ons smeer eers 'n laag fotoresist op die oppervlak van die wafer, en dit word so.

Plaas dan die gedefinieerde masker (die stroombaanpatroon is op die masker gedefinieer) daarop, en bestraal dit uiteindelik met lig van 'n spesifieke golflengte. Die fotoresist sal in die bestraalde area geaktiveer word. Aangesien die area wat deur die masker geblokkeer word, nie deur die ligbron verlig word nie, word hierdie stuk fotoresist nie geaktiveer nie.

Aangesien die geaktiveerde fotoresist besonder maklik deur 'n spesifieke chemiese vloeistof weggespoel kan word, terwyl die ongeaktiveerde fotoresist nie weggespoel kan word nie, word 'n spesifieke vloeistof na bestraling gebruik om die geaktiveerde fotoresist weg te was, en uiteindelik word dit so, wat die fotoresist laat waar Poli en SiO2 behoue ​​moet bly, en die fotoresist verwyder waar dit nie behoue ​​hoef te bly nie.