Жартылай өткізгішті процесс ағыны

Сіз мұны физика немесе математиканы ешқашан оқымаған болсаңыз да түсіне аласыз, бірақ бұл тым қарапайым және жаңадан бастаушыларға жарамды. Егер сіз CMOS туралы көбірек білгіңіз келсе, осы шығарылымның мазмұнын оқып шығуыңыз керек, себебі тек процесс ағынын (яғни, диодтың өндіріс процесін) түсінгеннен кейін ғана келесі мазмұнды түсінуді жалғастыра аласыз. Содан кейін осы шығарылымда құю компаниясында осы CMOS қалай өндірілетіні туралы білейік (мысал ретінде озық емес процесті алсақ, озық процестің CMOS құрылымы мен өндіріс принципі бойынша ерекшеленеді).

Ең алдымен, құю зауыты жеткізушіден алатын пластиналардың (кремний пластинасыжеткізуші) бір-бірлеп, радиусы 200 мм (8 дюймдікзауыттық) немесе 300 мм (12 дюймдікзауыттық). Төмендегі суретте көрсетілгендей, ол шын мәнінде үлкен тортқа ұқсайды, оны біз субстрат деп атаймыз.

Дегенмен, біз үшін мұны осылай қарау ыңғайлы емес. Біз төменнен жоғары қараймыз және көлденең қиманың көрінісін қарастырамыз, ол келесі суретке айналады.

Келесіде, CMOS моделінің қалай көрінетінін қарастырайық. Нақты процесс мыңдаған қадамдарды қажет ететіндіктен, мен мұнда ең қарапайым 8 дюймдік пластинаның негізгі қадамдары туралы айтып беремін.

 

 

Ұңғыманы жасау және инверсиялық қабат:

Яғни, ұңғыма субстратқа иондық имплантация (Иондық имплантация, бұдан әрі имп деп аталады) арқылы имплантацияланады. Егер сіз NMOS жасағыңыз келсе, P-типті ұңғымаларды имплантациялауыңыз керек. Егер сіз PMOS жасағыңыз келсе, N-типті ұңғымаларды имплантациялауыңыз керек. Ыңғайлы болу үшін NMOS-ты мысал ретінде алайық. Иондық имплантациялау машинасы субстратқа имплантацияланатын P-типті элементтерді белгілі бір тереңдікке имплантациялайды, содан кейін оларды пеш түтігінде жоғары температурада қыздырып, бұл иондарды белсендіреді және оларды айналаға таратады. Бұл ұңғыманы өндіруді аяқтайды. Өндіріс аяқталғаннан кейін ол осылай көрінеді.

Ұңғыманы жасағаннан кейін, басқа иондық имплантация қадамдары бар, олардың мақсаты арна тогының өлшемін және шекті кернеуді басқару. Оны әркім инверсиялық қабат деп атай алады. Егер сіз NMOS жасағыңыз келсе, инверсиялық қабатқа P-типті иондар имплантацияланады, ал егер сіз PMOS жасағыңыз келсе, инверсиялық қабатқа N-типті иондар имплантацияланады. Имплантациядан кейін келесі модель болады.

Мұнда энергия, бұрыш, ион имплантациясы кезіндегі ион концентрациясы сияқты көптеген мазмұн бар, олар осы шығарылымға кірмейді, және менің ойымша, егер сіз бұл нәрселерді білсеңіз, сіз инсайдер болуыңыз керек және оларды үйренудің жолын білуіңіз керек.

 

SiO2 жасау:

Кремний диоксиді (SiO2, бұдан әрі оксид деп аталады) кейінірек жасалады. CMOS өндіріс процесінде оксидті алудың көптеген жолдары бар. Мұнда SiO2 қақпа астында қолданылады, және оның қалыңдығы шекті кернеудің өлшеміне және арна тогының өлшеміне тікелей әсер етеді. Сондықтан, құю зауыттарының көпшілігі бұл кезеңде ең жоғары сапалы, ең дәл қалыңдықты басқару және ең жақсы біркелкілікпен пеш түтігінің тотығу әдісін таңдайды. Шын мәнінде, бұл өте қарапайым, яғни оттегі бар пеш түтігінде оттегі мен кремнийдің химиялық реакцияға түсіп, SiO2 түзуіне мүмкіндік беру үшін жоғары температура қолданылады. Осылайша, төмендегі суретте көрсетілгендей, Si бетінде SiO2 жұқа қабаты пайда болады.

Әрине, мұнда қанша градус қажет, қанша оттегі концентрациясы қажет, жоғары температура қанша уақыт қажет және т.б. сияқты көптеген нақты ақпарат та бар. Біз қазір қарастырып отырған нәрсе бұлар емес, тым нақты.

Қақпа ұшының полиэтиленінің қалыптасуы:

Бірақ бұл әлі аяқталған жоқ. SiO2 тек жіпке тең, ал нағыз қақпа (Поли) әлі басталған жоқ. Сондықтан біздің келесі қадамымыз - SiO2 үстіне полискремний қабатын төсеу (поликремний де бір кремний элементінен тұрады, бірақ тордың орналасуы басқаша. Неге субстрат монокристалды кремнийді, ал қақпа полискремнийді пайдаланады деп сұрамаңыз. «Жартылай өткізгіш физикасы» деп аталатын кітап бар. Сіз бұл туралы біле аласыз. Бұл ұят~). Поли сонымен қатар CMOS-та өте маңызды буын болып табылады, бірақ полидің құрамдас бөлігі Si болып табылады және оны SiO2 өсіру сияқты Si субстратымен тікелей реакция арқылы алу мүмкін емес. Бұл үшін аңызға айналған CVD (химиялық бу тұндыру) қажет, ол вакуумда химиялық реакцияға түсіп, пайда болған затты пластинаға тұндыру болып табылады. Бұл мысалда пайда болған зат полискремний болып табылады, содан кейін пластинаға тұнбаға түседі (мұнда мен поли пеш түтігінде CVD арқылы пайда болатынын айтуым керек, сондықтан полидің пайда болуы таза CVD машинасымен жасалмайды).

Бірақ бұл әдіспен түзілген полискремний бүкіл пластинаға тұнбаға түседі және тұнбадан кейін осылай көрінеді.

 

Поли және SiO2 экспозициясы:

Бұл кезеңде біз қалаған тік құрылым іс жүзінде қалыптасты, оның үстінде полиэтилен, астында SiO2 және астында субстрат бар. Бірақ қазір бүкіл пластина осылай, және бізге «кран» құрылымы болу үшін тек белгілі бір позиция қажет. Сонымен, бүкіл процестің ең маңызды қадамы - экспозиция.
Алдымен пластинаның бетіне фоторезист қабатын жағамыз, сонда ол былай болады.

Содан кейін оған анықталған масканы кигізіңіз (тізбек үлгісі маскада анықталған) және соңында оны белгілі бір толқын ұзындығындағы жарықпен сәулелендіріңіз. Фоторезист сәулелендірілген аймақта белсендіріледі. Маскамен жабылған аймақ жарық көзімен жарықтандырылмағандықтан, фоторезисттің бұл бөлігі белсендірілмейді.

Белсендірілген фоторезистті белгілі бір химиялық сұйықтықпен жуу өте оңай болғандықтан, ал белсендірілмеген фоторезистті жуу мүмкін емес болғандықтан, сәулелендіруден кейін белсендірілген фоторезистті жуу үшін арнайы сұйықтық қолданылады, ақырында ол осылай болады, фоторезист Poly және SiO2 сақталуы керек жерде қалады, ал фоторезистті сақтау қажет емес жерде алып тастайды.