Можете да го разберете, дори ако никога не сте учили физика или математика, но е малко прекалено просто и подходящо за начинаещи. Ако искате да научите повече за CMOS, трябва да прочетете съдържанието на този брой, защото само след като разберете технологичния процес (т.е. производствения процес на диода), можете да продължите да разбирате следващото съдържание. След това нека научим как се произвежда този CMOS в леярната компания в този брой (вземайки за пример не-усъвършенствания процес, CMOS с усъвършенстван процес е различен по структура и принцип на производство).
Преди всичко, трябва да знаете, че пластините, които леярната получава от доставчика (силициева пластинадоставчик) са един по един, с радиус от 200 мм (8-инчовфабрика) или 300 мм (12-инчовфабрика). Както е показано на фигурата по-долу, всъщност е подобно на голяма торта, която наричаме субстрат.
Не е удобно обаче да го гледаме по този начин. Гледаме отдолу нагоре и разглеждаме напречния изглед, който става следващата фигура.
След това ще видим как изглежда CMOS моделът. Тъй като действителният процес изисква хиляди стъпки, тук ще говоря за основните стъпки на най-простата 8-инчова пластина.
Изработване на кладенец и инверсионен слой:
Тоест, кладенецът се имплантира в субстрата чрез йонна имплантация (йонна имплантация, наричана по-долу imp). Ако искате да направите NMOS, трябва да имплантирате P-тип кладенци. Ако искате да направите PMOS, трябва да имплантирате N-тип кладенци. За ваше удобство, нека вземем NMOS като пример. Машината за йонна имплантация имплантира P-тип елементите, които ще бъдат имплантирани, в субстрата на определена дълбочина, след което ги нагрява при висока температура в тръбата на пещта, за да активира тези йони и да ги разпръсне наоколо. Това завършва производството на кладенеца. Ето как изглежда след завършване на производството.
След направата на кладенеца, има други стъпки на йонна имплантация, чиято цел е да се контролира размерът на тока на канала и праговото напрежение. Всеки може да го нарече инверсионен слой. Ако искате да направите NMOS, инверсният слой се имплантира с P-тип йони, а ако искате да направите PMOS, инверсният слой се имплантира с N-тип йони. След имплантацията, това е следният модел.
Тук има много информация, като например енергията, ъгъла, концентрацията на йони по време на йонна имплантация и т.н., която не е включена в този брой, и аз вярвам, че ако знаете тези неща, трябва да сте вътрешен човек и трябва да имате начин да ги научите.
Приготвяне на SiO2:
Силициевият диоксид (SiO2, наричан по-долу оксид) ще бъде произведен по-късно. В CMOS производствения процес има много начини за производство на оксид. Тук SiO2 се използва под затвора и неговата дебелина пряко влияе върху размера на праговото напрежение и размера на каналния ток. Следователно, повечето леярни избират метода на окисление в тръбите на пещта с най-високо качество, най-прецизен контрол на дебелината и най-добра равномерност на този етап. Всъщност е много просто, а именно, в тръба на пещта с кислород, високата температура се използва, за да позволи на кислорода и силиция да реагират химически, за да се генерира SiO2. По този начин върху повърхността на Si се генерира тънък слой SiO2, както е показано на фигурата по-долу.
Разбира се, тук има и много специфична информация, като например колко градуса са необходими, каква концентрация на кислород е необходима, колко дълго е необходима високата температура и т.н. Това не е това, което разглеждаме сега, то е твърде специфично.
Формиране на полилинията в края на портата:
Но това още не е свършило. SiO2 е просто еквивалент на нишка, а истинският гейт (Poly) все още не е започнал. Така че следващата ни стъпка е да положим слой полисилиций върху SiO2 (полисилицийът също е съставен от един силициев елемент, но решетката е различна. Не ме питайте защо субстратът използва монокристален силиций, а гейтът използва полисилиций. Има книга, наречена „Физика на полупроводниците“. Можете да научите за нея. Срамно е~). Поли също е много важна връзка в CMOS, но компонентът на поли е Si и той не може да бъде генериран чрез директна реакция със Si субстрат, както при отглеждането на SiO2. Това изисква легендарното CVD (химично отлагане от пари), което е химическа реакция във вакуум и утаяване на генерирания обект върху пластината. В този пример генерираното вещество е полисилиций и след това се утаява върху пластината (тук трябва да кажа, че поли се генерира в пещна тръба чрез CVD, така че генерирането на поли не се извършва от чиста CVD машина).
Но полисилицийът, образуван по този метод, ще се утаи върху цялата пластина и след утаяването изглежда така.
Експозиция на поли и SiO2:
На тази стъпка вертикалната структура, която искаме, всъщност е оформена, с поли отгоре, SiO2 отдолу и субстрат отдолу. Но сега цялата пластина е така и ни е нужна само специфична позиция, за да бъде структурата „кранче“. Така че остава най-критичната стъпка в целия процес - експозицията.
Първо нанасяме слой фоторезист върху повърхността на пластината и тя става ето така.
След това поставете дефинираната маска (моделът на веригата е дефиниран върху маската) върху нея и накрая я облъчете със светлина с определена дължина на вълната. Фоторезистът ще се активира в облъчената област. Тъй като областта, блокирана от маската, не е осветена от източника на светлина, това парче фоторезист не се активира.
Тъй като активираният фоторезист е особено лесен за отмиване от специфична химическа течност, докато неактивираният фоторезист не може да бъде отмит, след облъчване се използва специфична течност за отмиване на активирания фоторезист и накрая се получава следното: фоторезистът остава там, където е необходимо да се задържат Poly и SiO2, а фоторезистът се премахва там, където не е необходимо да се задържа.
Време на публикуване: 23 август 2024 г.