Tok procesa poluprovodnika

Možete ga razumjeti čak i ako nikada niste učili fiziku ili matematiku, ali je malo previše jednostavan i pogodan za početnike. Ako želite saznati više o CMOS-u, morate pročitati sadržaj ovog izdanja, jer tek nakon što razumijete tok procesa (tj. proces proizvodnje diode) možete nastaviti razumjeti sljedeći sadržaj. Zatim, hajde da saznamo kako se ovaj CMOS proizvodi u ljevaonici u ovom izdanju (uzimajući nenapredni proces kao primjer, CMOS naprednog procesa se razlikuje po strukturi i principu proizvodnje).

Prije svega, morate znati da su pločice koje ljevaonica dobiva od dobavljača (silicijska pločicadobavljač) su jedan po jedan, sa radijusom od 200 mm (8 inčafabrika) ili 300 mm (12 inčafabrika). Kao što je prikazano na slici ispod, to je zapravo slično velikoj torti, koju nazivamo podlogom.

Međutim, nama nije zgodno da to posmatramo na ovaj način. Gledamo odozdo prema gore i pogledamo poprečni presjek, koji postaje sljedeća slika.

Zatim, pogledajmo kako izgleda CMOS model. Budući da stvarni proces zahtijeva hiljade koraka, ovdje ću govoriti o glavnim koracima najjednostavnije 8-inčne pločice.

 

 

Izrada bunara i inverzionog sloja:

To jest, bunar se implantira u podlogu putem ionske implantacije (Ion Implantation, u daljnjem tekstu imp). Ako želite napraviti NMOS, trebate implantirati P-tip bunare. Ako želite napraviti PMOS, trebate implantirati N-tip bunare. Radi vaše udobnosti, uzmimo NMOS kao primjer. Mašina za ionsku implantaciju implantira P-tip elemente koji se implantiraju u podlogu do određene dubine, a zatim ih zagrijava na visokoj temperaturi u cijevi peći kako bi aktivirala ove ione i raspršila ih okolo. Ovim se završava proizvodnja bunara. Ovako izgleda nakon što je proizvodnja završena.

Nakon izrade bunara, postoje i drugi koraci implantacije iona, čija je svrha kontrola veličine struje kanala i napona praga. Svi to mogu nazvati inverzijskim slojem. Ako želite napraviti NMOS, inverzijski sloj se implantira s ionima P-tipa, a ako želite napraviti PMOS, inverzijski sloj se implantira s ionima N-tipa. Nakon implantacije, to je sljedeći model.

Ovdje ima mnogo sadržaja, kao što su energija, ugao, koncentracija iona tokom implantacije iona itd., koji nisu uključeni u ovo izdanje, i vjerujem da ako znate te stvari, morate biti insajder i morate imati način da ih naučite.

 

Pravljenje SiO2:

Silicijum dioksid (SiO2, u daljem tekstu oksid) će se proizvoditi kasnije. U CMOS proizvodnom procesu postoji mnogo načina za proizvodnju oksida. Ovdje se SiO2 koristi ispod kapije, a njegova debljina direktno utiče na veličinu praga napona i veličinu struje kanala. Stoga većina livnica bira metodu oksidacije cijevi peći sa najvišim kvalitetom, najpreciznijom kontrolom debljine i najboljom ujednačenošću u ovom koraku. U stvari, to je vrlo jednostavno, odnosno, u cijevi peći sa kiseonikom, visoka temperatura se koristi kako bi se omogućila hemijska reakcija kiseonika i silicija da generišu SiO2. Na taj način se na površini Si stvara tanki sloj SiO2, kao što je prikazano na slici ispod.

Naravno, ovdje se nalazi i mnogo specifičnih informacija, kao što je koliko stepeni je potrebno, kolika je koncentracija kisika potrebna, koliko dugo je potrebna visoka temperatura itd. To nije ono što sada razmatramo, to je previše specifično.

Formiranje poli na kraju kapije:

Ali još nije gotovo. SiO2 je samo ekvivalent niti, a prava kapija (Poly) još nije počela. Dakle, naš sljedeći korak je polaganje sloja polisilicija na SiO2 (polisilicij se također sastoji od jednog silicijumskog elementa, ali je raspored rešetke drugačiji. Nemojte me pitati zašto supstrat koristi monokristalni silicijum, a kapija polisilicij. Postoji knjiga pod nazivom Fizika poluprovodnika. Možete naučiti o tome. To je neugodno~). Poli je također vrlo kritična veza u CMOS-u, ali komponenta poli je Si i ne može se generirati direktnom reakcijom sa Si supstratom kao što se uzgaja SiO2. To zahtijeva legendarni CVD (hemijsko taloženje iz pare), koji podrazumijeva hemijsku reakciju u vakuumu i taloženje generiranog objekta na pločici. U ovom primjeru, generirana supstanca je polisilicij, a zatim taloženje na pločici (ovdje moram reći da se poli generira u cijevi peći pomoću CVD-a, tako da generiranje poli ne vrši čista CVD mašina).

Ali polisilicij formiran ovom metodom će se istaložiti na cijeloj pločici, i nakon taloženja izgleda ovako.

 

Izloženost poli i SiO2:

U ovom koraku, vertikalna struktura koju želimo je zapravo formirana, sa poli na vrhu, SiO2 na dnu i supstratom na dnu. Ali sada je cijela pločica ovakva i potrebna nam je samo određena pozicija da bude struktura "slavine". Dakle, tu je najvažniji korak u cijelom procesu - ekspozicija.
Prvo nanesemo sloj fotorezista na površinu pločice i ona postane ovakva.

Zatim stavite definiranu masku (šema strujnog kola je definirana na maski) na nju i na kraju je ozračite svjetlošću određene valne duljine. Fotorezist će se aktivirati u ozračenom području. Budući da područje blokirano maskom nije osvijetljeno izvorom svjetlosti, ovaj komad fotorezista nije aktiviran.

Budući da se aktivirani fotorezist posebno lako ispire određenom hemijskom tekućinom, dok se neaktivirani fotorezist ne može isprati, nakon ozračivanja se koristi specifična tekućina za ispiranje aktiviranog fotorezista, te na kraju postaje ovako: fotorezist ostaje tamo gdje je potrebno zadržati Poly i SiO2, a fotorezist se uklanja tamo gdje nije potrebno.