Μπορείτε να το καταλάβετε ακόμα κι αν δεν έχετε σπουδάσει ποτέ φυσική ή μαθηματικά, αλλά είναι λίγο πολύ απλό και κατάλληλο για αρχάριους. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το CMOS, πρέπει να διαβάσετε το περιεχόμενο αυτού του τεύχους, επειδή μόνο αφού κατανοήσετε τη ροή της διαδικασίας (δηλαδή, τη διαδικασία παραγωγής της διόδου) μπορείτε να συνεχίσετε να κατανοείτε το ακόλουθο περιεχόμενο. Ας μάθουμε λοιπόν πώς παράγεται αυτό το CMOS στην εταιρεία χυτηρίου σε αυτό το τεύχος (λαμβάνοντας ως παράδειγμα μια μη προηγμένη διαδικασία, το CMOS προηγμένης διαδικασίας διαφέρει ως προς τη δομή και την αρχή παραγωγής).
Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να γνωρίζετε ότι οι γκοφρέτες που λαμβάνει το χυτήριο από τον προμηθευτή (πλακίδιο πυριτίουπρομηθευτής) είναι ένα προς ένα, με ακτίνα 200 mm (8 ιντσώνεργοστασιακά) ή 300 χιλιοστά (12 ιντσώνεργοστάσιο). Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, είναι στην πραγματικότητα παρόμοιο με ένα μεγάλο κέικ, το οποίο ονομάζουμε υπόστρωμα.
Ωστόσο, δεν μας βολεύει να το δούμε έτσι. Κοιτάμε από κάτω προς τα πάνω και βλέπουμε την εγκάρσια τομή, η οποία γίνεται το ακόλουθο σχήμα.
Στη συνέχεια, ας δούμε πώς εμφανίζεται το μοντέλο CMOS. Δεδομένου ότι η πραγματική διαδικασία απαιτεί χιλιάδες βήματα, θα αναφερθώ στα κύρια βήματα του απλούστερου πλακιδίου 8 ιντσών εδώ.
Δημιουργία πηγαδιού και στρώση αντιστροφής:
Δηλαδή, το φρεάτιο εμφυτεύεται στο υπόστρωμα μέσω εμφύτευσης ιόντων (Εμφύτευση Ιόντων, εφεξής αναφερόμενη ως imp). Εάν θέλετε να δημιουργήσετε NMOS, πρέπει να εμφυτεύσετε φρεάτια τύπου P. Εάν θέλετε να δημιουργήσετε PMOS, πρέπει να εμφυτεύσετε φρεάτια τύπου N. Για την ευκολία σας, ας πάρουμε το NMOS ως παράδειγμα. Η μηχανή εμφύτευσης ιόντων εμφυτεύει τα στοιχεία τύπου P που πρόκειται να εμφυτευτούν στο υπόστρωμα σε ένα συγκεκριμένο βάθος και στη συνέχεια τα θερμαίνει σε υψηλή θερμοκρασία στον σωλήνα του κλιβάνου για να ενεργοποιήσει αυτά τα ιόντα και να τα διαχύσει τριγύρω. Αυτό ολοκληρώνει την παραγωγή του φρεατίου. Έτσι φαίνεται μετά την ολοκλήρωση της παραγωγής.
Μετά την κατασκευή του φρέατος, υπάρχουν και άλλα βήματα εμφύτευσης ιόντων, σκοπός των οποίων είναι ο έλεγχος του μεγέθους του ρεύματος του καναλιού και της τάσης κατωφλίου. Ο καθένας μπορεί να το ονομάσει στρώμα αναστροφής. Εάν θέλετε να δημιουργήσετε NMOS, το στρώμα αναστροφής εμφυτεύεται με ιόντα τύπου P, και εάν θέλετε να δημιουργήσετε PMOS, το στρώμα αναστροφής εμφυτεύεται με ιόντα τύπου N. Μετά την εμφύτευση, είναι το ακόλουθο μοντέλο.
Υπάρχουν πολλά περιεχόμενα εδώ, όπως η ενέργεια, η γωνία, η συγκέντρωση ιόντων κατά την εμφύτευση ιόντων κ.λπ., τα οποία δεν περιλαμβάνονται σε αυτό το τεύχος, και πιστεύω ότι αν τα γνωρίζετε αυτά, πρέπει να είστε ειδικός και πρέπει να έχετε έναν τρόπο να τα μάθετε.
Παραγωγή SiO2:
Το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2, εφεξής αναφερόμενο ως οξείδιο) θα παραχθεί αργότερα. Στη διαδικασία παραγωγής CMOS, υπάρχουν πολλοί τρόποι για να παραχθεί οξείδιο. Εδώ, το SiO2 χρησιμοποιείται κάτω από την πύλη και το πάχος του επηρεάζει άμεσα το μέγεθος της τάσης κατωφλίου και το μέγεθος του ρεύματος καναλιού. Επομένως, τα περισσότερα χυτήρια επιλέγουν τη μέθοδο οξείδωσης σωλήνα κλιβάνου με την υψηλότερη ποιότητα, τον πιο ακριβή έλεγχο πάχους και την καλύτερη ομοιομορφία σε αυτό το βήμα. Στην πραγματικότητα, είναι πολύ απλό, δηλαδή, σε έναν σωλήνα κλιβάνου με οξυγόνο, χρησιμοποιείται υψηλή θερμοκρασία για να επιτρέψει στο οξυγόνο και το πυρίτιο να αντιδράσουν χημικά για να παράγουν SiO2. Με αυτόν τον τρόπο, παράγεται ένα λεπτό στρώμα SiO2 στην επιφάνεια του Si, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Φυσικά, υπάρχουν και πολλές συγκεκριμένες πληροφορίες εδώ, όπως πόσοι βαθμοί χρειάζονται, πόση συγκέντρωση οξυγόνου χρειάζεται, για πόσο καιρό χρειάζεται η υψηλή θερμοκρασία, κ.λπ. Αυτά δεν είναι που εξετάζουμε τώρα, είναι πολύ συγκεκριμένα.
Σχηματισμός πολυαιθυλενίου στο άκρο της πύλης:
Αλλά δεν έχει τελειώσει ακόμα. Το SiO2 είναι απλώς ισοδύναμο με ένα νήμα, και η πραγματική πύλη (Poly) δεν έχει ξεκινήσει ακόμα. Έτσι, το επόμενο βήμα μας είναι να τοποθετήσουμε ένα στρώμα πολυπυριτίου στο SiO2 (το πολυπυρίτιο αποτελείται επίσης από ένα μόνο στοιχείο πυριτίου, αλλά η διάταξη του πλέγματος είναι διαφορετική. Μην με ρωτάτε γιατί το υπόστρωμα χρησιμοποιεί μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και η πύλη χρησιμοποιεί πολυπυρίτιο. Υπάρχει ένα βιβλίο που ονομάζεται Φυσική Ημιαγωγών. Μπορείτε να μάθετε γι' αυτό. Είναι ντροπιαστικό~). Το πολυπυρίτιο είναι επίσης ένας πολύ κρίσιμος κρίκος στο CMOS, αλλά το συστατικό του πολυκρυστάλλου είναι το Si, και δεν μπορεί να παραχθεί με άμεση αντίδραση με υπόστρωμα Si όπως η ανάπτυξη SiO2. Αυτό απαιτεί την θρυλική CVD (Χημική Απόθεση Ατμών), η οποία είναι η χημική αντίδραση στο κενό και η καθίζηση του παραγόμενου αντικειμένου στο πλακίδιο. Σε αυτό το παράδειγμα, η παραγόμενη ουσία είναι το πολυπυρίτιο, και στη συνέχεια καθιζάνει στο πλακίδιο (εδώ πρέπει να πω ότι το πολυπυρίτιο παράγεται σε έναν σωλήνα κλιβάνου με CVD, επομένως η παραγωγή πολυπυριτίου δεν γίνεται από μια καθαρή μηχανή CVD).
Αλλά το πολυπυρίτιο που σχηματίζεται με αυτή τη μέθοδο θα καθιζάνει σε ολόκληρο το πλακίδιο και μοιάζει με αυτό μετά την καθίζηση.
Έκθεση σε πολυαιθυλένιο και SiO2:
Σε αυτό το βήμα, η κάθετη δομή που θέλουμε έχει στην πραγματικότητα σχηματιστεί, με πολυαιθυλένιο στην κορυφή, SiO2 στο κάτω μέρος και υπόστρωμα στο κάτω μέρος. Αλλά τώρα ολόκληρη η πλακέτα είναι έτσι και χρειαζόμαστε μόνο μια συγκεκριμένη θέση για να είναι η δομή "βρύσης". Έτσι, υπάρχει το πιο κρίσιμο βήμα σε ολόκληρη τη διαδικασία - η έκθεση.
Αρχικά απλώνουμε ένα στρώμα φωτοευαίσθητου υλικού στην επιφάνεια του πλακιδίου και το αποτέλεσμα είναι κάπως έτσι.
Στη συνέχεια, τοποθετήστε την καθορισμένη μάσκα (το μοτίβο κυκλώματος έχει οριστεί στη μάσκα) πάνω της και, τέλος, ακτινοβολήστε την με φως συγκεκριμένου μήκους κύματος. Το φωτοευαίσθητο υλικό θα ενεργοποιηθεί στην ακτινοβολημένη περιοχή. Δεδομένου ότι η περιοχή που μπλοκάρεται από τη μάσκα δεν φωτίζεται από την πηγή φωτός, αυτό το κομμάτι φωτοευαίσθητου υλικού δεν ενεργοποιείται.
Δεδομένου ότι το ενεργοποιημένο φωτοευαίσθητο υλικό είναι ιδιαίτερα εύκολο να ξεπλυθεί από ένα συγκεκριμένο χημικό υγρό, ενώ το μη ενεργοποιημένο φωτοευαίσθητο υλικό δεν μπορεί να ξεπλυθεί, μετά την ακτινοβόληση, ένα συγκεκριμένο υγρό χρησιμοποιείται για να ξεπλυθεί το ενεργοποιημένο φωτοευαίσθητο υλικό και τελικά το υλικό γίνεται έτσι, αφήνοντας το φωτοευαίσθητο υλικό εκεί που πρέπει να συγκρατηθούν τα πολυαιθυλένιο και SiO2 και αφαιρώντας το φωτοευαίσθητο υλικό όπου δεν χρειάζεται να συγκρατηθεί.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Αυγούστου 2024