Þú getur skilið þetta jafnvel þótt þú hafir aldrei lært eðlisfræði eða stærðfræði, en það er aðeins of einfalt og hentar byrjendum. Ef þú vilt vita meira um CMOS, þá verður þú að lesa efni þessa tölublaðs, því aðeins eftir að hafa skilið ferlisflæðið (þ.e. framleiðsluferli díóðunnar) geturðu haldið áfram að skilja eftirfarandi efni. Síðan skulum við læra um hvernig þetta CMOS er framleitt í steypufyrirtækinu í þessu tölublaði (með því að taka óþróað ferli sem dæmi, CMOS í háþróaðri framleiðslu er öðruvísi í uppbyggingu og framleiðslureglu).
Fyrst af öllu verður þú að vita að skífurnar sem steypustöðin fær frá birgjanum (kísillþynnabirgja) eru einn í einu, með 200 mm radíus (8 tommurverksmiðju) eða 300 mm (12 tommurEins og sést á myndinni hér að neðan er þetta í raun svipað og stór kaka, sem við köllum undirlag.
Hins vegar er það ekki þægilegt fyrir okkur að líta á þetta svona. Við lítum neðan frá og upp og skoðum þversniðsmyndina, sem verður eftirfarandi mynd.
Næst skulum við skoða hvernig CMOS líkanið lítur út. Þar sem raunverulegt ferli krefst þúsunda skrefa mun ég ræða um helstu skrefin í einföldustu 8 tommu skífunni hér.
Að búa til brunn og umsnúningslag:
Það er að segja, brunnurinn er græddur í undirlagið með jónaígræðslu (jónaígræðslu, hér eftir nefnd imp). Ef þú vilt búa til NMOS þarftu að græða P-gerð brunna. Ef þú vilt búa til PMOS þarftu að græða N-gerð brunna. Til þæginda fyrir þig skulum við taka NMOS sem dæmi. Jónaígræðsluvélin grær P-gerð frumefnin sem á að græða í undirlagið niður á ákveðið dýpi og hitar þau síðan við háan hita í ofnrörinu til að virkja þessar jónir og dreifa þeim um. Þetta lýkur framleiðslu brunnsins. Svona lítur það út eftir að framleiðslu er lokið.
Eftir að brunnurinn hefur verið gerður eru önnur jónaígræðsluskref, sem hafa það hlutverk að stjórna stærð rásarstraumsins og þröskuldspennunnar. Allir geta kallað það öfuglagið. Ef þú vilt búa til NMOS eru öfuglagið grædd með P-gerð jónum, og ef þú vilt búa til PMOS eru öfuglagið grædd með N-gerð jónum. Eftir ígræðslu er það eftirfarandi líkan.
Það er margt efni hér, eins og orka, horn, jónaþéttni við jónaígræðslu o.s.frv., sem er ekki fjallað um í þessu tölublaði, og ég tel að ef þú veist þetta, þá hlýtur þú að vera innvígður og þú hlýtur að hafa leið til að læra það.
Að búa til SiO2:
Kísildíoxíð (SiO2, hér eftir nefnt oxíð) verður framleitt síðar. Í CMOS framleiðsluferlinu eru margar leiðir til að framleiða oxíð. Hér er SiO2 notað undir hliðinu og þykkt þess hefur bein áhrif á stærð þröskuldspennunnar og stærð rásarstraumsins. Þess vegna velja flestar steypustöðvar oxunaraðferð ofnrörsins með hæstu gæðum, nákvæmustu þykktarstýringu og bestu einsleitni á þessu stigi. Reyndar er þetta mjög einfalt, það er að segja, í ofnröri með súrefni er notað hátt hitastig til að leyfa súrefni og kísil að hvarfast efnafræðilega til að mynda SiO2. Á þennan hátt myndast þunnt lag af SiO2 á yfirborði Si, eins og sýnt er á myndinni hér að neðan.
Auðvitað eru líka margar sértækar upplýsingar hér, eins og hversu margar gráður þarf, hversu mikinn súrefnisstyrk þarf, hversu lengi háhitinn þarf o.s.frv. Þetta er ekki það sem við erum að skoða núna, þetta er of sértækt.
Myndun hliðarenda pólý:
En það er ekki búið ennþá. SiO2 jafngildir bara þræði og raunverulega hliðið (Poly) hefur ekki byrjað ennþá. Svo næsta skref okkar er að leggja lag af pólýsílikoni ofan á SiO2 (pólýsílikon er einnig samsett úr einu kísilþátti, en grindaruppröðunin er önnur. Ekki spyrja mig hvers vegna undirlagið notar einkristallað kísil og hliðið notar pólýsílikon. Það er til bók sem heitir Semiconductor Physics. Þú getur lært um það. Það er vandræðalegt~). Pólý er einnig mjög mikilvægur hlekkur í CMOS, en þáttur pólý er Si, og það er ekki hægt að mynda það með beinum viðbrögðum við Si undirlag eins og ræktun SiO2. Þetta krefst hins goðsagnakennda CVD (Chemical Vapor Deposition), sem er að hvarfast efnafræðilega í lofttæmi og fella myndaða hlutinn út á skífuna. Í þessu dæmi er myndaða efnið pólýsílikon og síðan fellt út á skífuna (hér verð ég að segja að pólý er myndað í ofnröri með CVD, þannig að myndun pólý er ekki gerð með hreinni CVD vél).
En pólýsílikonið sem myndast með þessari aðferð mun falla út á alla skífuna og það lítur svona út eftir úrfellingu.
Útsetning fyrir pólý og SiO2:
Á þessu skrefi hefur lóðrétta uppbyggingin sem við viljum í raun verið mynduð, með pólý efst, SiO2 neðst og undirlaginu neðst. En nú er öll skífan svona og við þurfum aðeins ákveðna staðsetningu til að vera „krana“-uppbyggingin. Þannig að það er mikilvægasta skrefið í öllu ferlinu - útsetningin.
Við smyrjum fyrst lag af ljósþolnu efni á yfirborð skífunnar og það verður svona.
Settu síðan skilgreinda grímuna (rásarmynstrið hefur verið skilgreint á grímunni) á hana og geislaðu að lokum á hana ljósi af ákveðinni bylgjulengd. Ljósþolið virkjast á geislaða svæðinu. Þar sem svæðið sem gríman lokar fyrir lýsist ekki upp af ljósgjafanum, virkjast þessi ljósþolshluti ekki.
Þar sem virkjað ljósviðnám er sérstaklega auðvelt að skola burt með ákveðnum efnavökva, en ekki er hægt að skola burt óvirkjað ljósviðnám, er sérstakur vökvi notaður eftir geislun til að skola burt virkjaða ljósviðnámið. Að lokum verður það svona, ljósviðnámið verður eftir þar sem pólý og siódíoxíð þurfa að vera geymd, og ljósviðnámið fjarlægt þar sem það þarf ekki að vera geymt.
Birtingartími: 23. ágúst 2024