Aliran proses semikonduktor

Anda dapat memahaminya bahkan jika Anda belum pernah belajar fisika atau matematika, tetapi ini agak terlalu sederhana dan cocok untuk pemula. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang CMOS, Anda harus membaca konten edisi ini, karena hanya setelah memahami aliran proses (yaitu, proses produksi dioda) Anda dapat terus memahami konten berikut. Kemudian mari kita pelajari tentang bagaimana CMOS ini diproduksi di perusahaan pengecoran dalam edisi ini (mengambil proses non-canggih sebagai contoh, CMOS dari proses canggih berbeda dalam struktur dan prinsip produksi).

Pertama-tama, Anda harus tahu bahwa wafer yang diperoleh pengecoran dari pemasok (wafer silikonpemasok) satu per satu, dengan radius 200mm (8 incipabrik) atau 300mm (12 incipabrik). Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, sebenarnya mirip dengan kue besar, yang kita sebut substrat.

Akan tetapi, tidaklah mudah bagi kita untuk melihatnya dengan cara ini. Kita melihat dari bawah ke atas dan melihat tampilan penampang melintang, yang menjadi gambar berikut.

Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana model CMOS muncul. Karena proses sebenarnya memerlukan ribuan langkah, saya akan membahas langkah-langkah utama wafer 8 inci yang paling sederhana di sini.

 

 

Pembuatan Sumur dan Lapisan Inversi:

Yaitu, sumur ditanamkan ke dalam substrat dengan 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. Demi kenyamanan 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 sekeliling. Ini melengkapi produksi sumur. Seperti inilah tampilannya setelah produksi selesai.

Setelah membuat sumur, ada langkah penanaman ion lainnya, yang tujuannya adalah untuk mengendalikan ukuran arus saluran dan tegangan ambang batas. Semua orang dapat menyebutnya lapisan inversi. Jika Anda ingin membuat NMOS, lapisan inversi ditanamkan dengan ion tipe-P, dan jika Anda ingin membuat PMOS, lapisan inversi ditanamkan dengan ion tipe-N. Setelah penanaman, ini adalah model berikut.

Ada banyak konten di sini, seperti energi, sudut, konsentrasi ion selama implantasi ion, dll., yang tidak termasuk dalam edisi ini, dan saya yakin bahwa jika Anda mengetahui hal-hal tersebut, Anda pasti orang dalam, 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 ukuran tegangan ambang batas dan ukuran arus saluran. Oleh karena itu, sebagian besar pengecoran memilih metode oksidasi tabung tungku dengan kualitas tertinggi, kontrol ketebalan paling tepat, dan keseragaman terbaik pada langkah ini. Faktanya, ini sangat sederhana, yaitu, dalam tabung tungku dengan oksigen, suhu tinggi digunakan untuk memungkinkan oksigen dan silikon bereaksi secara kimia untuk menghasilkan SiO2. Dengan cara ini, lapisan tipis SiO2 dihasilkan pada permukaan Si, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Tentu saja, ada banyak informasi spesifik di sini, seperti berapa derajat yang dibutuhkan, berapa banyak konsentrasi oksigen yang dibutuhkan, berapa lama suhu tinggi dibutuhkan, dan sebagainya. Itu bukan yang sedang kita pertimbangkan sekarang, itu terlalu spesifik.

Pembentukan ujung gerbang Poli:

Tetapi ini belum berakhir. SiO2 hanya setara dengan benang, dan gerbang nyata (Poli) belum dimulai. Jadi langkah kita selanjutnya adalah meletakkan lapisan polisilikon pada SiO2 (polisilikon juga tersusun dari satu elemen silikon, tetapi susunan kisi berbeda. Jangan tanya saya mengapa substrat menggunakan silikon kristal tunggal dan gerbang menggunakan polisilikon. Ada buku berjudul Fisika Semikonduktor. Anda dapat mempelajarinya. Itu memalukan~). Poli juga merupakan tautan yang sangat penting dalam CMOS, tetapi komponen poli adalah Si, dan tidak dapat dihasilkan melalui reaksi langsung dengan substrat Si seperti menumbuhkan SiO2. Ini memerlukan 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 oleh CVD, sehingga pembuatan poli tidak dilakukan oleh mesin CVD murni).

Tetapi polisilikon yang terbentuk dengan metode ini akan diendapkan pada seluruh wafer, dan tampak seperti ini setelah diendapkan.

 

Paparan Poli dan SiO2:

Pada langkah ini, struktur vertikal yang kita inginkan sebenarnya telah terbentuk, dengan poli di atas, SiO2 di bawah, dan substrat di bawah. Namun sekarang seluruh wafer seperti ini, dan kita hanya memerlukan posisi tertentu untuk menjadi struktur "keran". Jadi, ada langkah paling penting dalam keseluruhan proses - paparan.
Pertama-tama kami menyebarkan lapisan photoresist pada permukaan wafer, dan hasilnya menjadi seperti ini.

Kemudian, pasang masker yang telah ditentukan (pola rangkaian telah ditentukan pada masker) di atasnya, dan terakhir, sinari dengan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Photoresist akan aktif di area yang disinari. Karena area yang diblokir oleh masker tidak diterangi oleh sumber cahaya, bagian photoresist ini tidak aktif.

Karena photoresist yang sudah teraktivasi sangat mudah dibersihkan dengan cairan kimia tertentu, sedangkan photoresist yang belum teraktivasi tidak dapat dibersihkan, maka setelah penyinaran, cairan tertentu digunakan untuk membersihkan photoresist yang sudah teraktivasi, dan akhirnya menjadi seperti ini, meninggalkan photoresist di tempat Poly dan SiO2 perlu dipertahankan, dan membuang photoresist di tempat yang tidak perlu dipertahankan.