Anda dapat memahaminya bahkan jika Anda belum pernah mempelajari fisika atau matematika, tetapi ini agak terlalu sederhana dan cocok untuk pemula. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang CMOS, Anda harus membaca isi artikel ini, karena hanya setelah memahami alur proses (yaitu, proses produksi dioda) barulah Anda dapat memahami isi selanjutnya. Kemudian mari kita pelajari bagaimana CMOS ini diproduksi di perusahaan foundry dalam artikel ini (mengambil proses non-canggih sebagai contoh, CMOS proses canggih berbeda dalam struktur dan prinsip produksinya).
Pertama-tama, Anda harus tahu bahwa wafer yang diterima foundry dari pemasok (lempengan silikonpemasok) satu per satu, dengan radius 200mm (8 incipabrik) atau 300mm (12 incipabrik). Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, sebenarnya mirip dengan kue besar, yang kita sebut substrat.
Namun, tidak mudah bagi kita untuk melihatnya dengan cara ini. Kita melihat dari bawah ke atas dan memperhatikan penampang melintangnya, yang menghasilkan gambar berikut.
Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana tampilan model CMOS. Karena proses sebenarnya membutuhkan ribuan langkah, di sini saya akan membahas langkah-langkah utama dari wafer 8 inci yang paling sederhana.
Pembuatan Sumur dan Lapisan Inversi:
Artinya, sumur tersebut ditanamkan ke dalam substrat melalui implantasi ion (Implantasi Ion, selanjutnya disebut imp). Jika Anda ingin membuat NMOS, Anda perlu menanamkan sumur tipe-P. Jika Anda ingin membuat PMOS, Anda perlu menanamkan sumur tipe-N. Untuk memudahkan Anda, mari kita ambil NMOS sebagai contoh. Mesin implantasi ion menanamkan elemen tipe-P yang akan ditanamkan ke dalam substrat hingga kedalaman tertentu, lalu memanaskannya pada suhu tinggi di dalam tabung tungku untuk mengaktifkan ion-ion ini dan menyebarkannya ke sekitarnya. Ini menyelesaikan produksi sumur. Beginilah penampakannya setelah produksi selesai.
Setelah membuat sumur, ada langkah-langkah implantasi ion lainnya, yang tujuannya adalah untuk mengontrol besarnya arus kanal dan tegangan ambang. Semua orang dapat menyebutnya lapisan inversi. Jika ingin membuat NMOS, lapisan inversi diimplantasi dengan ion tipe-P, dan jika ingin membuat PMOS, lapisan inversi diimplantasi dengan ion tipe-N. Setelah implantasi, modelnya adalah sebagai berikut.
Ada banyak sekali konten di sini, seperti energi, sudut, konsentrasi ion selama implantasi ion, dll., yang tidak termasuk dalam edisi ini, dan saya percaya bahwa jika Anda mengetahui hal-hal tersebut, Anda pasti seorang ahli, dan Anda pasti memiliki cara untuk mempelajarinya.
Pembuatan SiO2:
Silikon dioksida (SiO2, selanjutnya disebut oksida) akan dibuat kemudian. Dalam proses produksi CMOS, ada banyak cara untuk membuat oksida. Di sini, SiO2 digunakan di bawah gerbang, dan ketebalannya secara langsung memengaruhi besarnya tegangan ambang dan besarnya arus kanal. Oleh karena itu, sebagian besar pabrik memilih metode oksidasi tabung tungku dengan kualitas tertinggi, kontrol ketebalan paling presisi, dan keseragaman terbaik pada langkah ini. Sebenarnya, caranya sangat sederhana, yaitu, dalam tabung tungku berisi oksigen, suhu tinggi digunakan untuk memungkinkan oksigen dan silikon bereaksi secara kimia untuk menghasilkan SiO2. Dengan cara ini, lapisan tipis SiO2 dihasilkan di permukaan Si, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Tentu saja, ada juga banyak informasi spesifik di sini, seperti berapa derajat yang dibutuhkan, berapa konsentrasi oksigen yang dibutuhkan, berapa lama suhu tinggi tersebut dibutuhkan, dan lain sebagainya. Hal-hal tersebut bukanlah yang kita pertimbangkan sekarang, karena terlalu spesifik.
Pembentukan ujung gerbang Poli:
Namun, ini belum berakhir. SiO2 hanya setara dengan sebuah benang, dan gerbang sebenarnya (Poli) belum dimulai. Jadi langkah selanjutnya adalah meletakkan lapisan polisilikon di atas SiO2 (polisilikon juga terdiri dari satu elemen silikon, tetapi susunan kisi-nya berbeda. Jangan tanya saya mengapa substrat menggunakan silikon kristal tunggal dan gerbang menggunakan polisilikon. Ada buku berjudul Fisika Semikonduktor. Anda dapat mempelajarinya. Ini memalukan~). Poli juga merupakan mata rantai yang sangat penting dalam CMOS, tetapi komponen poli adalah Si, dan tidak dapat dihasilkan melalui reaksi langsung dengan substrat Si seperti menumbuhkan SiO2. Ini membutuhkan CVD (Chemical Vapor Deposition) yang legendaris, yaitu bereaksi secara kimia dalam ruang hampa dan mengendapkan objek yang dihasilkan pada wafer. Dalam contoh ini, zat yang dihasilkan adalah polisilikon, dan kemudian diendapkan pada wafer (di sini saya harus mengatakan bahwa poli dihasilkan dalam tabung tungku dengan CVD, jadi pembuatan poli tidak dilakukan oleh mesin CVD murni).
Namun, polisilikon yang terbentuk dengan metode ini akan mengendap di seluruh wafer, dan akan terlihat seperti ini setelah pengendapan.
Paparan Polimer dan SiO2:
Pada tahap ini, struktur vertikal yang kita inginkan sebenarnya telah terbentuk, dengan poli di bagian atas, SiO2 di bagian bawah, dan substrat di bagian bawah. Tetapi sekarang seluruh wafer sudah seperti ini, dan kita hanya membutuhkan posisi tertentu untuk menjadi struktur "keran". Jadi, ada langkah paling kritis dalam keseluruhan proses - pemaparan.
Pertama-tama kita oleskan lapisan photoresist pada permukaan wafer, dan hasilnya akan seperti ini.
Kemudian letakkan masker yang telah ditentukan (pola sirkuit telah didefinisikan pada masker) di atasnya, dan terakhir sinari dengan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Fotoresist akan aktif di area yang disinari. Karena area yang terhalang oleh masker tidak diterangi oleh sumber cahaya, bagian fotoresist ini tidak aktif.
Karena photoresist yang telah diaktifkan sangat mudah dihilangkan dengan cairan kimia tertentu, sedangkan photoresist yang belum diaktifkan tidak dapat dihilangkan, setelah penyinaran, cairan tertentu digunakan untuk menghilangkan photoresist yang telah diaktifkan, dan akhirnya menjadi seperti ini, menyisakan photoresist di tempat Poly dan SiO2 perlu dipertahankan, dan menghilangkan photoresist di tempat yang tidak perlu dipertahankan.
Waktu posting: 23 Agustus 2024