Ho pots entendre fins i tot si no has estudiat mai física ni matemàtiques, però és una mica massa simple i adequat per a principiants. Si vols saber-ne més sobre el CMOS, has de llegir el contingut d'aquest número, perquè només després d'entendre el flux del procés (és a dir, el procés de producció del díode) podràs continuar entenent el contingut següent. A continuació, aprendrem com es produeix aquest CMOS a l'empresa de foneria en aquest número (prenent com a exemple el procés no avançat, el CMOS del procés avançat és diferent en estructura i principi de producció).
En primer lloc, heu de saber que les oblies que la foneria rep del proveïdor (oblia de siliciproveïdor) són un per un, amb un radi de 200 mm (8 polzadesfàbrica) o 300 mm (12 polzadesfàbrica). Com es mostra a la figura següent, en realitat és similar a un pastís gran, que anomenem substrat.
Tanmateix, no ens convé mirar-ho d'aquesta manera. Mirem des de baix a dalt i observem la vista en secció transversal, que es converteix en la figura següent.
A continuació, vegem com es presenta el model CMOS. Com que el procés real requereix milers de passos, aquí parlaré dels passos principals de l'oblia de 8 polzades més senzilla.
Fent el pou i la capa d'inversió:
És a dir, el pou s'implanta al substrat mitjançant implantació d'ions (implantació d'ions, d'ara endavant denominada imp). Si voleu fer NMOS, heu d'implantar pous de tipus P. Si voleu fer PMOS, heu d'implantar pous de tipus N. Per a la vostra comoditat, prenguem l'NMOS com a exemple. La màquina d'implantació d'ions implanta els elements de tipus P que s'implantaran al substrat a una profunditat específica i després els escalfa a alta temperatura al tub del forn per activar aquests ions i difondre'ls. Això completa la producció del pou. Aquest és l'aspecte que té un cop finalitzada la producció.
Després de fer el pou, hi ha altres passos d'implantació d'ions, l'objectiu dels quals és controlar la mida del corrent del canal i la tensió llindar. Tothom ho pot anomenar capa d'inversió. Si voleu fer NMOS, la capa d'inversió s'implanta amb ions de tipus P, i si voleu fer PMOS, la capa d'inversió s'implanta amb ions de tipus N. Després de la implantació, és el model següent.
Hi ha molts continguts aquí, com ara l'energia, l'angle, la concentració d'ions durant la implantació d'ions, etc., que no s'inclouen en aquest número, i crec que si sabeu aquestes coses, heu de ser-ne experts i heu de tenir una manera d'aprendre-les.
Fabricació de SiO2:
El diòxid de silici (SiO2, d'ara endavant anomenat òxid) es fabricarà més endavant. En el procés de producció de CMOS, hi ha moltes maneres de fer òxid. Aquí, el SiO2 s'utilitza sota la porta, i el seu gruix afecta directament la mida del voltatge llindar i la mida del corrent del canal. Per tant, la majoria de foneries escullen el mètode d'oxidació del tub de forn amb la màxima qualitat, el control de gruix més precís i la millor uniformitat en aquest pas. De fet, és molt senzill, és a dir, en un tub de forn amb oxigen, s'utilitza una temperatura elevada per permetre que l'oxigen i el silici reaccionin químicament per generar SiO2. D'aquesta manera, es genera una capa fina de SiO2 a la superfície del Si, com es mostra a la figura següent.
Per descomptat, també hi ha molta informació específica, com ara quants graus es necessiten, quanta concentració d'oxigen es necessita, quant de temps es necessita l'alta temperatura, etc. Això no és el que estem considerant ara, són massa específics.
Formació del poli de l'extrem de la porta:
Però encara no s'ha acabat. El SiO2 és només equivalent a un fil, i la porta real (Poly) encara no ha començat. Així que el nostre següent pas és col·locar una capa de polisilici sobre SiO2 (el polisilici també està compost d'un sol element de silici, però la disposició de la xarxa és diferent. No em pregunteu per què el substrat utilitza silici monocristall i la porta utilitza polisilici. Hi ha un llibre anomenat Semiconductor Physics. Podeu aprendre'n. És vergonyós~). El poli també és un enllaç molt crític en CMOS, però el component del poli és Si, i no es pot generar per reacció directa amb el substrat de Si com el creixement de SiO2. Això requereix la llegendària CVD (Deposició Química de Vapor), que consisteix a reaccionar químicament al buit i precipitar l'objecte generat a l'oblia. En aquest exemple, la substància generada és polisilici i després precipita a l'oblia (aquí he de dir que el poli es genera en un tub de forn mitjançant CVD, de manera que la generació de poli no es fa mitjançant una màquina CVD pura).
Però el polisilici format per aquest mètode es precipitarà a tota la oblia, i té aquest aspecte després de la precipitació.
Exposició de poli i SiO2:
En aquest pas, l'estructura vertical que volem ja s'ha format, amb poli a la part superior, SiO2 a la part inferior i el substrat a la part inferior. Però ara tota la làmina és així, i només necessitem una posició específica per ser l'estructura d'"aixeta". Així doncs, hi ha el pas més crític de tot el procés: l'exposició.
Primer estenem una capa de fotorresina sobre la superfície de l'oblea, i queda així.
A continuació, col·loqueu-hi la màscara definida (el patró del circuit s'ha definit a la màscara) i, finalment, irradieu-la amb llum d'una longitud d'ona específica. La fotoresistència s'activarà a la zona irradiada. Com que la zona bloquejada per la màscara no està il·luminada per la font de llum, aquesta peça de fotoresistència no s'activarà.
Com que la fotorresina activada és particularment fàcil de ser rentada per un líquid químic específic, mentre que la fotorresina inactivada no es pot rentar, després de la irradiació, s'utilitza un líquid específic per rentar la fotorresina activada, i finalment esdevé així, deixant la fotorresina on cal retenir el poli i el SiO2, i eliminant la fotorresina on no cal retenir-la.
Data de publicació: 23 d'agost de 2024