Вы можаце зразумець гэта, нават калі вы ніколі не вывучалі фізіку ці матэматыку, але гэта занадта проста і падыходзіць для пачаткоўцаў. Калі вы хочаце даведацца больш пра КМОП, вам трэба прачытаць змест гэтага выпуску, бо толькі пасля разумення тэхналагічнага працэсу (гэта значыць працэсу вытворчасці дыёда) вы зможаце працягнуць разуменне наступнага зместу. Затым давайце даведаемся пра тое, як гэты КМОП вырабляецца ў ліцейным заводзе ў гэтым выпуску (у якасці прыкладу бярэм КМОП, выраблены па нескладанай тэхналогіі, бо КМОП, выраблены па складанай тэхналогіі, адрозніваецца па структуры і прынцыпе вытворчасці).
Перш за ўсё, вы павінны ведаць, што пласціны, якія ліцейны завод атрымлівае ад пастаўшчыка (крэмніевая пласцінапастаўшчык) размешчаны паасобку, з радыусам 200 мм (8-цалевызаводскі) або 300 мм (12-цалевыфабрыка). Як паказана на малюнку ніжэй, гэта насамрэч падобна на вялікі торт, які мы называем падкладкай.
Аднак нам нязручна глядзець на гэта такім чынам. Мы глядзім знізу ўверх і бачым папярочны разрэз, які становіцца наступным малюнкам.
Далей паглядзім, як выглядае CMOS-мадэль. Паколькі сам працэс патрабуе тысяч крокаў, тут я распавяду пра асноўныя крокі найпрасцейшай 8-цалевай пласціны.
Стварэнне калодзежа і інверсійнага пласта:
Гэта значыць, што свідравіна імплантуецца ў падкладку шляхам іённай імплантацыі (іённая імплантацыя, далей — імп). Калі вы хочаце зрабіць NMOS-транзістары, вам трэба імплантаваць свідравіны P-тыпу. Калі вы хочаце зрабіць PMOS-транзістары, вам трэба імплантаваць свідравіны N-тыпу. Для вашай зручнасці возьмем NMOS у якасці прыкладу. Машына для іённай імплантацыі імплантуе элементы P-тыпу, якія трэба імплантаваць, у падкладку на пэўную глыбіню, а затым награвае іх пры высокай тэмпературы ў трубцы печы, каб актываваць гэтыя іёны і рассейваць іх па ўсім свідравіне. На гэтым вытворчасць свідравіны завяршаецца. Вось як яна выглядае пасля завяршэння вытворчасці.
Пасля стварэння свідравіны існуюць іншыя этапы іённай імплантацыі, мэтай якіх з'яўляецца кантроль памеру току канала і парогавага напружання. Кожны можа назваць гэта інверсійным пластом. Калі вы хочаце стварыць NMOS, у інверсійны пласт імплантуюцца іоны P-тыпу, а калі вы хочаце стварыць PMOS, у інверсійны пласт імплантуюцца іоны N-тыпу. Пасля імплантацыі гэта наступная мадэль.
Тут шмат інфармацыі, напрыклад, энергія, вугал, канцэнтрацыя іонаў падчас імплантацыі іонаў і г.д., якая не ўключана ў гэты выпуск, і я лічу, што калі вы ведаеце гэтыя рэчы, вы павінны быць інсайдэрам, і ў вас павінен быць спосаб іх вывучыць.
Атрыманне SiO2:
Дыяксід крэмнію (SiO2, далей — аксід) будзе выраблены пазней. У працэсе вытворчасці CMOS існуе мноства спосабаў атрымання аксіду. Тут SiO2 выкарыстоўваецца пад затворам, і яго таўшчыня непасрэдна ўплывае на памер парогавага напружання і памер току канала. Таму большасць ліцейных заводаў выбіраюць метад акіслення трубкі печы, які забяспечвае найвышэйшую якасць, найбольш дакладны кантроль таўшчыні і найлепшую аднастайнасць на гэтым этапе. Насамрэч, усё вельмі проста: у трубцы печы з кіслародам выкарыстоўваецца высокая тэмпература, каб дазволіць кіслароду і крэмнію хімічна рэагаваць, утвараючы SiO2. Такім чынам, на паверхні Si утвараецца тонкі пласт SiO2, як паказана на малюнку ніжэй.
Вядома, тут таксама шмат канкрэтнай інфармацыі, напрыклад, колькі градусаў патрэбна, якая канцэнтрацыя кіслароду патрэбна, як доўга патрэбна высокая тэмпература і г.д. Гэта не тое, што мы зараз разглядаем, гэта занадта канкрэтна.
Фарміраванне поліэфірнага канца варот:
Але гэта яшчэ не канец. SiO2 — гэта проста эквівалент ніткі, а сапраўдны затвор (полі) яшчэ не пачаўся. Такім чынам, наш наступны крок — нанесці пласт полікрэмнію на SiO2 (полікрэмній таксама складаецца з аднаго крэмніевага элемента, але рашоткавая структура іншая. Не пытайцеся мяне, чаму падкладка выкарыстоўвае монакрышталічны крэмній, а затвор — полікрэмній. Ёсць кніга пад назвай «Фізіка паўправаднікоў». Вы можаце даведацца пра гэта. Гэта няёмка~). Полі таксама з'яўляецца вельмі важным звяном у CMOS, але кампанентам полі з'яўляецца крэмній, і яго нельга атрымаць шляхам непасрэднай рэакцыі з крэмніевай падкладкай, як пры вырошчванні SiO2. Для гэтага патрабуецца легендарнае CVD (хімічнае асаджэнне з паравой фазы), якое заключаецца ў хімічнай рэакцыі ў вакууме і асаджванні згенераванага аб'екта на пласціну. У гэтым прыкладзе згенераваным рэчывам з'яўляецца полікрэмній, які затым асаджваецца на пласціну (тут я павінен сказаць, што полі генеруецца ў печы з дапамогай CVD, таму генерацыя полі не выконваецца чыстай машынай CVD).
Але полікрэмній, утвораны гэтым метадам, будзе асядаць на ўсёй пласціне, і пасля асядання ён выглядае наступным чынам.
Уздзеянне полі і SiO2:
На гэтым этапе вертыкальная структура, якую мы хочам, фактычна сфарміравана: поліэтылен зверху, SiO2 знізу і падкладка знізу. Але цяпер уся пласціна выглядае вось так, і нам патрэбна толькі пэўная пазіцыя для структуры «крана». Такім чынам, застаўся самы важны этап ва ўсім працэсе — экспазія.
Спачатку мы наносім пласт фотарэзісту на паверхню пласціны, і яна становіцца вось такой.
Затым надзеньце на яе вызначаную маску (схема дыяграмы вызначана на масцы) і, нарэшце, апрамяняйце яе святлом пэўнай даўжыні хвалі. Фотарэзіст актывуецца ў апрамененай зоне. Паколькі зона, заблакаваная маскай, не асвятляецца крыніцай святла, гэты кавалак фотарэзісту не актывуецца.
Паколькі актываваны фотарэзіст асабліва лёгка змываецца пэўнай хімічнай вадкасцю, а неактываваны фотарэзіст нельга змыць, пасля апрамянення для змывання актываванага фотарэзіста выкарыстоўваецца спецыяльная вадкасць, і ў рэшце рэшт ён становіцца такім: фотарэзіст застаецца там, дзе трэба ўтрымліваць поліэтылен і дыяфрагму крэмнію (SiO2), і фотарэзіст выдаляецца там, дзе яго ўтрымліваць не трэба.
Час публікацыі: 23 жніўня 2024 г.