Pag-agos sa proseso sa semiconductor

Masabtan nimo kini bisan kung wala ka pa gyud nagtuon og pisika o matematika, apan kini medyo yano ra kaayo ug angay alang sa mga nagsugod pa lang. Kung gusto nimo mahibal-an ang dugang bahin sa CMOS, kinahanglan nimo nga basahon ang sulud niini nga isyu, tungod kay pagkahuman lamang masabtan ang dagan sa proseso (nga mao, ang proseso sa produksiyon sa diode) mahimo nimong ipadayon ang pagsabot sa mosunod nga sulud. Dayon atong tun-an kung giunsa paghimo kini nga CMOS sa kompanya sa pandayan niini nga isyu (gamiton ang dili abante nga proseso isip pananglitan, ang CMOS sa abante nga proseso lahi sa istruktura ug prinsipyo sa produksiyon).

Una sa tanan, kinahanglan nimong masayran nga ang mga wafer nga makuha sa pandayan gikan sa supplier (silicon wafersupplier) usa-usa, nga adunay radius nga 200mm (8-pulgadapabrika) o 300mm (12-pulgadapabrika). Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, kini susama sa usa ka dako nga cake, nga atong gitawag nga substrate.

Apan, dili kini sayon ​​para nato nga tan-awon kini niining paagiha. Motan-aw kita gikan sa ubos pataas ug motan-aw sa cross-sectional view, nga mahimong mosunod nga hulagway.

Sunod, atong tan-awon kon unsaon pagpakita ang modelo sa CMOS. Tungod kay ang aktuwal nga proseso nagkinahanglan og liboan ka mga lakang, akong hisgutan ang mga nag-unang lakang sa pinakasimple nga 8-pulgada nga wafer dinhi.

 

 

Paghimo og Atabay ug Inversion Layer:

Buot ipasabot, ang atabay gitanom sa substrate pinaagi sa ion implantation (Ion Implantation, dinhi tawgon nga imp). Kon gusto kang mohimo og NMOS, kinahanglan kang magtanom og P-type wells. Kon gusto kang mohimo og PMOS, kinahanglan kang magtanom og N-type wells. Para sa imong kasayon, atong gamiton ang NMOS isip ehemplo. Ang ion implantation machine motanom sa mga P-type elements nga itanom sa substrate ngadto sa usa ka espesipikong giladmon, ug dayon ipainit kini sa taas nga temperatura sa furnace tube aron ma-activate kini nga mga ions ug ipakaylap kini sa palibot. Kini mokompleto sa produksiyon sa atabay. Mao kini ang hitsura niini human makompleto ang produksiyon.

Human sa paghimo sa atabay, adunay uban pang mga lakang sa pag-implant sa ion, nga ang katuyoan niini mao ang pagkontrol sa gidak-on sa channel current ug threshold voltage. Tanan matawag kini nga inversion layer. Kung gusto nimo maghimo og NMOS, ang inversion layer i-implant og P-type ions, ug kung gusto nimo maghimo og PMOS, ang inversion layer i-implant og N-type ions. Human sa pag-implant, kini ang mosunod nga modelo.

Daghang mga sulod dinhi, sama sa enerhiya, anggulo, konsentrasyon sa ion atol sa pagtanom og ion, ug uban pa, nga wala gilakip niini nga isyu, ug nagtuo ko nga kon nahibal-an nimo kini nga mga butang, kinahanglan nga ikaw usa ka insider, ug kinahanglan nga aduna kay paagi aron makat-on niini.

 

Paghimo sa SiO2:

Ang silicon dioxide (SiO2, dinhi tawgon nga oxide) himoon sa ulahi. Sa proseso sa produksiyon sa CMOS, daghang paagi sa paghimo og oxide. Dinhi, ang SiO2 gigamit ubos sa gate, ug ang gibag-on niini direktang makaapekto sa gidak-on sa threshold voltage ug sa gidak-on sa channel current. Busa, kadaghanan sa mga foundry mipili sa pamaagi sa oksihenasyon sa furnace tube nga adunay labing taas nga kalidad, ang labing tukma nga pagkontrol sa gibag-on, ug ang labing maayo nga pagkaparehas niini nga lakang. Sa tinuud, kini yano ra kaayo, nga mao, sa usa ka furnace tube nga adunay oxygen, gigamit ang taas nga temperatura aron tugotan ang oxygen ug silicon nga mag-react sa kemikal aron makamugna og SiO2. Niining paagiha, usa ka nipis nga layer sa SiO2 ang namugna sa ibabaw sa Si, sama sa gipakita sa hulagway sa ubos.

Siyempre, daghan pud nga espesipikong impormasyon dinhi, sama sa pila ka degrees ang gikinahanglan, pila ka konsentrasyon sa oxygen ang gikinahanglan, unsa kadugay ang taas nga temperatura nga gikinahanglan, ug uban pa. Dili kini ang atong gikonsiderar karon, kini sobra ra ka espesipiko.

Pagporma sa gate end Poly:

Apan wala pa kini matapos. Ang SiO2 katumbas lang sa usa ka hilo, ug ang tinuod nga gate (Poly) wala pa magsugod. Mao nga ang atong sunod nga lakang mao ang pagbutang og layer sa polysilicon sa SiO2 (ang polysilicon gilangkoban usab sa usa ka elemento sa silicon, apan lahi ang pagkahan-ay sa lattice. Ayaw ko pangutan-a nganong ang substrate naggamit og single crystal silicon ug ang gate naggamit og polysilicon. Naa'y libro nga gitawag og Semiconductor Physics. Mahimo nimo kining tun-an. Makauulaw kini~). Ang Poly usa usab ka kritikal nga sumpay sa CMOS, apan ang component sa poly mao ang Si, ug dili kini ma-generate pinaagi sa direktang reaksyon sa Si substrate sama sa pagpatubo sa SiO2. Nagkinahanglan kini sa legendary CVD (Chemical Vapor Deposition), nga mao ang pag-react sa kemikal sa usa ka vacuum ug pag-precipitate sa namugna nga butang sa wafer. Niini nga pananglitan, ang namugna nga substansiya mao ang polysilicon, ug dayon pag-precipitate sa wafer (dinhi kinahanglan nakong isulti nga ang poly namugna sa usa ka furnace tube pinaagi sa CVD, mao nga ang pagmugna sa poly wala gihimo sa usa ka puro nga CVD machine).

Apan ang polysilicon nga maporma niini nga pamaagi mo-precipitate sa tibuok wafer, ug kini tan-awon ingon niini human sa ulan.

 

Pagkaladlad sa Poly ug SiO2:

Niini nga lakang, ang bertikal nga istruktura nga atong gusto naporma na gyud, nga adunay poly sa ibabaw, SiO2 sa ubos, ug ang substrate sa ubos. Apan karon ang tibuok wafer ingon niini, ug kinahanglan lang nato ang usa ka piho nga posisyon aron mahimong istruktura sa "gripo". Mao nga naa ang labing kritikal nga lakang sa tibuok proseso - ang exposure.
Una natong gibuklad ang usa ka layer sa photoresist sa ibabaw sa wafer, ug kini mahimong ingon niini.

Dayon ibutang ang gitakdang maskara (ang circuit pattern natakda na sa maskara), ug sa katapusan, pasigaa kini og kahayag nga adunay espesipikong wavelength. Ang photoresist mo-aktibo sa lugar nga gi-irradiate. Tungod kay ang lugar nga gibabagan sa maskara wala masanagan sa tinubdan sa kahayag, kini nga piraso sa photoresist dili ma-aktibo.

Tungod kay ang gi-activate nga photoresist dali ra kaayong mahugasan sa usa ka piho nga kemikal nga likido, samtang ang wala gi-activate nga photoresist dili mahugasan, human sa irradiation, usa ka piho nga likido ang gamiton aron mahugasan ang gi-activate nga photoresist, ug sa katapusan kini mahimong ingon niini, nga magbilin sa photoresist diin kinahanglan nga magpabilin ang Poly ug SiO2, ug tangtangon ang photoresist diin dili kinahanglan nga magpabilin kini.