Aliran proses semikonduktor

Sampeyan bisa mangerteni sanajan sampeyan durung nate sinau fisika utawa matematika, nanging iki rada prasaja lan cocog kanggo pamula. Yen sampeyan pengin ngerti luwih lengkap babagan CMOS, sampeyan kudu maca isi edisi iki, amarga mung sawise ngerti alur proses (yaiku, proses produksi dioda) sampeyan bisa terus ngerti isi ing ngisor iki. Banjur ayo sinau babagan kepiye CMOS iki diprodhuksi ing perusahaan pengecoran ing edisi iki (njupuk proses non-lanjut minangka conto, CMOS proses lanjut beda ing struktur lan prinsip produksi).

Kaping pisanan, sampeyan kudu ngerti manawa wafer sing dipikolehi pengecoran saka supplier (wafer silikonsupplier) siji-siji, kanthi radius 200mm (8 incipabrik) utawa 300mm (12 incipabrik). Kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki, iki sejatine padha karo kue gedhe, sing diarani substrat.

Nanging, ora trep kanggo kita ndeleng kanthi cara iki. Kita ndeleng saka ngisor munggah lan ndeleng tampilan penampang, sing dadi gambar ing ngisor iki.

Sabanjure, ayo dideleng kepiye model CMOS katon. Amarga proses sing sejatine mbutuhake ewonan langkah, aku bakal ngrembug babagan langkah-langkah utama wafer 8 inci sing paling gampang ing kene.

 

 

Nggawe Sumur lan Lapisan Inversi:

Yaiku, sumur kasebut ditanem menyang substrat kanthi implantasi ion (Implantasi Ion, sing sabanjure diarani imp). Yen sampeyan pengin nggawe NMOS, sampeyan kudu implantasi sumur tipe-P. Yen sampeyan pengin nggawe PMOS, sampeyan kudu implantasi sumur tipe-N. Kanggo penak sampeyan, ayo njupuk NMOS minangka conto. Mesin implantasi ion implantasi elemen tipe-P sing bakal ditanem menyang substrat nganti jerone tartamtu, banjur dipanasake ing suhu dhuwur ing tabung tungku kanggo ngaktifake ion kasebut lan nyebarake ing sekitar. Iki ngrampungake produksi sumur. Iki katon kaya sawise produksi rampung.

Sawisé nggawe sumur, ana langkah-langkah implantasi ion liyané, sing tujuane kanggo ngontrol ukuran arus saluran lan voltase ambang. Saben uwong bisa nyebut lapisan inversi. Yen sampeyan pengin nggawe NMOS, lapisan inversi diimplan karo ion tipe-P, lan yen sampeyan pengin nggawe PMOS, lapisan inversi diimplan karo ion tipe-N. Sawisé implantasi, modelé kaya ing ngisor iki.

Ana akeh isi ing kene, kayata energi, sudut, konsentrasi ion sajrone implantasi ion, lan liya-liyane, sing ora kalebu ing masalah iki, lan aku percaya yen sampeyan ngerti bab-bab kasebut, sampeyan kudu dadi wong njero, lan sampeyan kudu duwe cara kanggo sinau.

 

Nggawe SiO2:

Silikon dioksida (SiO2, sing sabanjure diarani oksida) bakal digawe mengko. Ing proses produksi CMOS, ana akeh cara kanggo nggawe oksida. Ing kene, SiO2 digunakake ing sangisore gapura, lan kekandelane langsung mengaruhi ukuran voltase ambang lan ukuran arus saluran. Mulane, umume pabrik pengecoran milih metode oksidasi tabung tungku kanthi kualitas paling dhuwur, kontrol kekandelan sing paling tepat, lan keseragaman sing paling apik ing langkah iki. Nyatane, iki gampang banget, yaiku, ing tabung tungku nganggo oksigen, suhu dhuwur digunakake kanggo ngidini oksigen lan silikon reaksi kimia kanggo ngasilake SiO2. Kanthi cara iki, lapisan tipis SiO2 diasilake ing permukaan Si, kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki.

Mesthi wae, ana akeh informasi spesifik ing kene, kayata pira derajat sing dibutuhake, pira konsentrasi oksigen sing dibutuhake, suwene suhu dhuwur dibutuhake, lan liya-liyane. Iki dudu sing lagi ditimbang saiki, kuwi wis spesifik banget.

Pembentukan Poli ujung gerbang:

Nanging durung rampung. SiO2 mung padha karo benang, lan gerbang sing sejatine (Poli) durung diwiwiti. Dadi langkah sabanjure yaiku masang lapisan polisilikon ing SiO2 (polisilikon uga kasusun saka unsur silikon tunggal, nanging susunan kisi beda. Aja takon kenapa substrat nggunakake silikon kristal tunggal lan gerbang nggunakake polisilikon. Ana buku sing judhule Fisika Semikonduktor. Sampeyan bisa sinau babagan iki. Iku isin~). Poli uga minangka pranala sing penting banget ing CMOS, nanging komponen poli yaiku Si, lan ora bisa diasilake kanthi reaksi langsung karo substrat Si kaya ngembangake SiO2. Iki mbutuhake CVD (Deposisi Uap Kimia) sing legendaris, yaiku reaksi kimia ing ruang hampa lan ngendapke obyek sing diasilake ing wafer. Ing conto iki, zat sing diasilake yaiku polisilikon, banjur diendapke ing wafer (ing kene aku kudu ujar manawa poli diasilake ing tabung tungku dening CVD, mula generasi poli ora ditindakake dening mesin CVD murni).

Nanging polisilikon sing kawangun nganggo metode iki bakal diendapké ing kabèh wafer, lan katon kaya iki sawisé presipitasi.

 

Paparan Poli lan SiO2:

Ing langkah iki, struktur vertikal sing dikarepake wis kawangun, kanthi poli ing sisih ndhuwur, SiO2 ing sisih ngisor, lan substrat ing sisih ngisor. Nanging saiki kabeh wafer kaya ngene, lan kita mung butuh posisi tartamtu kanggo dadi struktur "keran". Dadi ana langkah sing paling penting ing kabeh proses - paparan.
Kapisan, kita nyebarake lapisan photoresist ing permukaan wafer, lan dadi kaya iki.

Banjur pasang topeng sing wis ditemtokake (pola sirkuit wis ditemtokake ing topeng), lan pungkasane nyinari nganggo cahya kanthi dawa gelombang tartamtu. Photoresist bakal diaktifake ing area sing disinari. Amarga area sing diblokir dening topeng ora dipadhangi dening sumber cahya, potongan photoresist iki ora diaktifake.

Amarga photoresist sing diaktifake gampang banget diresiki dening cairan kimia tartamtu, dene photoresist sing ora diaktifake ora bisa diresiki, sawise iradiasi, cairan tartamtu digunakake kanggo ngresiki photoresist sing diaktifake, lan pungkasane dadi kaya iki, ninggalake photoresist ing ngendi Poli lan SiO2 kudu ditahan, lan mbusak photoresist ing ngendi ora perlu ditahan.