Puede comprenderlo incluso si nunca ha estudiado física ni matemáticas, pero es demasiado simple y adecuado para principiantes. Si desea saber más sobre CMOS, debe leer el contenido de esta edición, ya que solo después de comprender el flujo del proceso (es decir, el proceso de producción del diodo) podrá comprender el siguiente contenido. A continuación, en esta edición, veremos cómo se produce este CMOS en la fundición (tomando como ejemplo un proceso no avanzado, el CMOS de proceso avanzado difiere en su estructura y principio de producción).
En primer lugar, debes saber que las obleas que la fundición obtiene del proveedor (oblea de silicioproveedor) son uno a uno, con un radio de 200 mm (8 pulgadasfábrica) o 300 mm (12 pulgadasfábrica). Como se muestra en la figura a continuación, en realidad es similar a un gran pastel, al que llamamos sustrato.
Sin embargo, no nos conviene verlo así. Lo hacemos de abajo a arriba y observamos la vista transversal, que se convierte en la siguiente figura.
A continuación, veamos cómo se ve el modelo CMOS. Dado que el proceso real requiere miles de pasos, aquí hablaré de los pasos principales de la oblea de 8 pulgadas más simple.
Capa de inversión y pozo:
Es decir, el pocillo se implanta en el sustrato mediante implantación iónica (implantación iónica, en adelante imp). Para fabricar NMOS, se necesitan pocillos de tipo P. Para fabricar PMOS, se necesitan pocillos de tipo N. Para mayor comodidad, tomemos el NMOS como ejemplo. La máquina de implantación iónica implanta los elementos de tipo P en el sustrato a una profundidad específica y luego los calienta a alta temperatura en el tubo del horno para activar estos iones y distribuirlos. Con esto se completa la producción del pocillo. Este es su aspecto una vez finalizada la producción.
Tras la creación del pozo, se realizan otros pasos de implantación de iones, cuyo objetivo es controlar la magnitud de la corriente del canal y el voltaje umbral. Esta capa se conoce como capa de inversión. Si se desea crear NMOS, se implantan iones de tipo P en la capa de inversión, y si se desea crear PMOS, se implantan iones de tipo N en la capa de inversión. Tras la implantación, se presenta el siguiente modelo.
Hay muchos contenidos aquí, como la energía, el ángulo, la concentración de iones durante la implantación de iones, etc., que no están incluidos en este número, y creo que si conoces esas cosas, debes ser un experto y debes tener una forma de aprenderlas.
Fabricación de SiO2:
El dióxido de silicio (SiO₂, en adelante, óxido) se fabricará más adelante. En el proceso de producción de CMOS, existen diversas maneras de producir óxido. En este caso, se utiliza SiO₂ bajo la puerta, y su espesor afecta directamente la magnitud del voltaje umbral y la magnitud de la corriente del canal. Por lo tanto, la mayoría de las fundiciones eligen el método de oxidación del tubo del horno, que ofrece la mayor calidad, el control de espesor más preciso y la mejor uniformidad en este paso. De hecho, es muy sencillo: en un tubo de horno con oxígeno, se utiliza alta temperatura para que el oxígeno y el silicio reaccionen químicamente y generen SiO₂. De esta manera, se genera una fina capa de SiO₂ sobre la superficie del silicio, como se muestra en la figura siguiente.
Por supuesto, también hay mucha información específica aquí, como cuántos grados se necesitan, cuánta concentración de oxígeno se necesita, durante cuánto tiempo se necesita la temperatura alta, etc. Esto no es lo que estamos considerando ahora, es demasiado específico.
Formación del extremo de la puerta Poly:
Pero aún no ha terminado. El SiO₂ es simplemente equivalente a un hilo, y la puerta real (Poli) aún no ha comenzado. Así que nuestro siguiente paso es colocar una capa de polisilicio sobre SiO₂ (el polisilicio también está compuesto por un solo elemento de silicio, pero la disposición reticular es diferente. No me preguntes por qué el sustrato usa silicio monocristalino y la puerta usa polisilicio. Hay un libro llamado Física de Semiconductores. Puedes aprender sobre él. Es vergonzoso~). El poli también es un eslabón muy crítico en CMOS, pero el componente del poli es Si, y no se puede generar por reacción directa con el sustrato de Si como el crecimiento de SiO₂. Esto requiere la legendaria CVD (Deposición Química en Vapor), que consiste en reaccionar químicamente en vacío y precipitar el objeto generado en la oblea. En este ejemplo, la sustancia generada es polisilicio, y luego se precipita sobre la oblea (aquí debo decir que el poli se genera en un tubo de horno mediante CVD, por lo que la generación de poli no se realiza mediante una máquina de CVD pura).
Pero el polisilicio formado mediante este método se precipitará en toda la oblea y tendrá este aspecto después de la precipitación.
Exposición de Poly y SiO2:
En este paso, la estructura vertical deseada ya está formada, con poli en la parte superior, SiO₂ en la inferior y el sustrato en la inferior. Ahora toda la oblea está así, y solo necesitamos una posición específica para que sea la estructura de "grifo". Así pues, llega el paso más crítico de todo el proceso: la exposición.
Primero extendimos una capa de fotorresistencia sobre la superficie de la oblea y queda así.
A continuación, se coloca la máscara definida (el patrón del circuito se ha definido en ella) y, finalmente, se irradia con luz de una longitud de onda específica. La fotorresistencia se activará en el área irradiada. Dado que el área bloqueada por la máscara no está iluminada por la fuente de luz, esta fotorresistencia no se activa.
Dado que la fotorresistencia activada es particularmente fácil de lavar con un líquido químico específico, mientras que la fotorresistencia no activada no se puede lavar, después de la irradiación, se utiliza un líquido específico para lavar la fotorresistencia activada, y finalmente se vuelve así, dejando la fotorresistencia donde se necesita retener Poly y SiO2, y quitando la fotorresistencia donde no necesita retenerse.
Hora de publicación: 23 de agosto de 2024