លំហូរដំណើរការឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក

អ្នកអាចយល់វាបាន ទោះបីជាអ្នកមិនធ្លាប់សិក្សារូបវិទ្យា ឬគណិតវិទ្យាក៏ដោយ ប៉ុន្តែវាសាមញ្ញពេក ហើយសមរម្យសម្រាប់អ្នកចាប់ផ្តើមដំបូង។ ប្រសិនបើអ្នកចង់ដឹងបន្ថែមអំពី CMOS អ្នកត្រូវតែអានខ្លឹមសារនៃបញ្ហានេះ ពីព្រោះមានតែបន្ទាប់ពីយល់ពីលំហូរដំណើរការ (ពោលគឺដំណើរការផលិតឌីយ៉ូដ) ទើបអ្នកអាចបន្តយល់ខ្លឹមសារខាងក្រោមបាន។ បន្ទាប់មក ចូរយើងសិក្សាអំពីរបៀបដែល CMOS នេះត្រូវបានផលិតនៅក្នុងក្រុមហ៊ុនផលិតនៅក្នុងបញ្ហានេះ (យកដំណើរការមិនជឿនលឿនជាឧទាហរណ៍ CMOS នៃដំណើរការជឿនលឿនមានរចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍ផលិតខុសគ្នា)។

ជាដំបូង អ្នកត្រូវតែដឹងថា បន្ទះសៀគ្វីដែលរោងចក្រផលិតទទួលបានពីអ្នកផ្គត់ផ្គង់ (បន្ទះស៊ីលីកុនអ្នកផ្គត់ផ្គង់) ម្នាក់ៗ មានកាំ 200 ម.ម (៨ អ៊ីញរោងចក្រ) ឬ 300mm (១២ អ៊ីញរោងចក្រ)។ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម តាមពិតវាស្រដៀងនឹងនំខេកធំមួយ ដែលយើងហៅថាស្រទាប់ខាងក្រោម។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាមិនងាយស្រួលសម្រាប់យើងក្នុងការមើលវាតាមវិធីនេះទេ។ យើងមើលពីបាតឡើងលើ ហើយមើលទិដ្ឋភាពកាត់ផ្នែក ដែលក្លាយជារូបភាពខាងក្រោម។

បន្ទាប់មក ចូរយើងមើលពីរបៀបដែលគំរូ CMOS លេចឡើង។ ដោយសារដំណើរការជាក់ស្តែងតម្រូវឱ្យមានជំហានរាប់ពាន់ ខ្ញុំនឹងនិយាយអំពីជំហានសំខាន់ៗនៃបន្ទះសៀគ្វី wafer ទំហំ 8 អ៊ីញដ៏សាមញ្ញបំផុតនៅទីនេះ។

 

 

ការបង្កើតអណ្តូង និងស្រទាប់បញ្ច្រាស៖

នោះគឺអណ្តូងនេះត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមដោយការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង (ការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង ដែលតទៅនេះហៅថា imp)។ ប្រសិនបើអ្នកចង់បង្កើត NMOS អ្នកត្រូវបញ្ចូលអណ្តូងប្រភេទ P។ ប្រសិនបើអ្នកចង់បង្កើត PMOS អ្នកត្រូវបញ្ចូលអណ្តូងប្រភេទ N។ ដើម្បីភាពងាយស្រួលរបស់អ្នក ចូរយើងយក NMOS ជាឧទាហរណ៍។ ម៉ាស៊ីនបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុងបញ្ចូលធាតុប្រភេទ P ដែលត្រូវបញ្ចូលទៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមទៅជម្រៅជាក់លាក់មួយ ហើយបន្ទាប់មកកំដៅវានៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងបំពង់ឡដើម្បីធ្វើឱ្យអ៊ីយ៉ុងទាំងនេះសកម្ម និងសាយភាយវានៅជុំវិញ។ នេះបញ្ចប់ការផលិតអណ្តូង។ នេះជាអ្វីដែលវាមើលទៅដូចបន្ទាប់ពីការផលិតត្រូវបានបញ្ចប់។

បន្ទាប់ពីធ្វើអណ្តូងរួច មានជំហានដាក់អ៊ីយ៉ុងផ្សេងទៀត ដែលគោលបំណងគឺដើម្បីគ្រប់គ្រងទំហំនៃចរន្តឆានែល និងវ៉ុលកម្រិត។ មនុស្សគ្រប់គ្នាអាចហៅវាថាស្រទាប់បញ្ច្រាស។ ប្រសិនបើអ្នកចង់ធ្វើ NMOS ស្រទាប់បញ្ច្រាសត្រូវបានដាក់អ៊ីយ៉ុងប្រភេទ P ហើយប្រសិនបើអ្នកចង់ធ្វើ PMOS ស្រទាប់បញ្ច្រាសត្រូវបានដាក់អ៊ីយ៉ុងប្រភេទ N។ បន្ទាប់ពីការដាក់បញ្ចូល វាគឺជាគំរូដូចខាងក្រោម។

មានខ្លឹមសារជាច្រើននៅទីនេះ ដូចជាថាមពល មុំ កំហាប់អ៊ីយ៉ុងអំឡុងពេលដាក់អ៊ីយ៉ុងជាដើម ដែលមិនត្រូវបានរាប់បញ្ចូលក្នុងបញ្ហានេះទេ ហើយខ្ញុំជឿថាប្រសិនបើអ្នកដឹងរឿងទាំងនោះ អ្នកត្រូវតែជាអ្នកចេះដឹងខាងក្នុង ហើយអ្នកត្រូវតែមានវិធីដើម្បីរៀនវា។

 

ការផលិត SiO2៖

ស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត (SiO2 តទៅនេះហៅថាអុកស៊ីដ) នឹងត្រូវបានផលិតនៅពេលក្រោយ។ នៅក្នុងដំណើរការផលិត CMOS មានវិធីជាច្រើនដើម្បីបង្កើតអុកស៊ីដ។ នៅទីនេះ SiO2 ត្រូវបានប្រើនៅក្រោមច្រកទ្វារ ហើយកម្រាស់របស់វាប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើទំហំនៃវ៉ុលកម្រិត និងទំហំនៃចរន្តឆានែល។ ដូច្នេះ រោងចក្រផលិតដែកភាគច្រើនជ្រើសរើសវិធីសាស្ត្រអុកស៊ីតកម្មបំពង់ឡដែលមានគុណភាពខ្ពស់បំផុត ការគ្រប់គ្រងកម្រាស់ដ៏ច្បាស់លាស់បំផុត និងឯកសណ្ឋានល្អបំផុតនៅជំហាននេះ។ តាមពិតទៅ វាសាមញ្ញណាស់ ពោលគឺនៅក្នុងបំពង់ឡដែលមានអុកស៊ីសែន សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ត្រូវបានប្រើដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យអុកស៊ីសែន និងស៊ីលីកុនមានប្រតិកម្មគីមីដើម្បីបង្កើត SiO2។ តាមរបៀបនេះ ស្រទាប់ស្តើងនៃ SiO2 ត្រូវបានបង្កើតនៅលើផ្ទៃនៃ Si ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម។

ជាការពិតណាស់ ក៏មានព័ត៌មានជាក់លាក់ជាច្រើននៅទីនេះដែរ ដូចជាត្រូវការប៉ុន្មានដឺក្រេ ត្រូវការកំហាប់អុកស៊ីសែនប៉ុន្មាន រយៈពេលដែលត្រូវការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាដើម។ ទាំងនេះមិនមែនជាអ្វីដែលយើងកំពុងពិចារណានៅពេលនេះទេ ទាំងនោះគឺជាក់លាក់ពេក។

ការបង្កើតប៉ូលីចុងច្រកទ្វារ៖

ប៉ុន្តែវាមិនទាន់ចប់នៅឡើយទេ។ SiO2 គឺស្មើនឹងខ្សែស្រឡាយមួយ ហើយច្រកទ្វារពិត (Poly) មិនទាន់ចាប់ផ្តើមនៅឡើយទេ។ ដូច្នេះជំហានបន្ទាប់របស់យើងគឺដាក់ស្រទាប់ប៉ូលីស៊ីលីកុនលើ SiO2 (ប៉ូលីស៊ីលីកុនក៏ត្រូវបានផ្សំឡើងពីធាតុស៊ីលីកុនតែមួយដែរ ប៉ុន្តែការរៀបចំបន្ទះឈើគឺខុសគ្នា។ កុំសួរខ្ញុំថាហេតុអ្វីបានជាស្រទាប់ខាងក្រោមប្រើស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយ ហើយច្រកទ្វារប្រើប៉ូលីស៊ីលីកុន។ មានសៀវភៅមួយក្បាលហៅថា រូបវិទ្យាស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ អ្នកអាចស្វែងយល់អំពីវាបាន។ វាគួរឱ្យខ្មាស់អៀនណាស់~)។ ប៉ូលីក៏ជាតំណភ្ជាប់ដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុង CMOS ដែរ ប៉ុន្តែសមាសធាតុនៃប៉ូលីគឺ Si ហើយវាមិនអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយប្រតិកម្មដោយផ្ទាល់ជាមួយស្រទាប់ខាងក្រោម Si ដូចជាការដាំដុះ SiO2 នោះទេ។ នេះតម្រូវឱ្យមាន CVD (Chemical Vapor Deposition) ដ៏ល្បីល្បាញ ដែលត្រូវធ្វើប្រតិកម្មគីមីនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ ហើយធ្វើឱ្យវត្ថុដែលបានបង្កើតនៅលើបន្ទះសៀគ្វី។ នៅក្នុងឧទាហរណ៍នេះ សារធាតុដែលបានបង្កើតគឺប៉ូលីស៊ីលីកុន ហើយបន្ទាប់មកបានធ្វើឱ្យរលាយនៅលើបន្ទះសៀគ្វី (នៅទីនេះខ្ញុំត្រូវតែនិយាយថា ប៉ូលីត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងបំពង់ឡដោយ CVD ដូច្នេះការបង្កើតប៉ូលីមិនត្រូវបានធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន CVD សុទ្ធទេ)។

ប៉ុន្តែប៉ូលីស៊ីលីកុនដែលបង្កើតឡើងដោយវិធីសាស្ត្រនេះនឹងត្រូវបានធ្លាក់លើបន្ទះ wafer ទាំងមូល ហើយវាមើលទៅដូចនេះបន្ទាប់ពីធ្លាក់។

 

ការប៉ះពាល់នឹង Poly និង SiO2៖

នៅជំហាននេះ រចនាសម្ព័ន្ធបញ្ឈរដែលយើងចង់បានត្រូវបានបង្កើតឡើង ដោយមានប៉ូលីនៅផ្នែកខាងលើ SiO2 នៅផ្នែកខាងក្រោម និងស្រទាប់ខាងក្រោមនៅផ្នែកខាងក្រោម។ ប៉ុន្តែឥឡូវនេះ បន្ទះសៀគ្វីទាំងមូលគឺដូចនេះ ហើយយើងគ្រាន់តែត្រូវការទីតាំងជាក់លាក់មួយដើម្បីក្លាយជារចនាសម្ព័ន្ធ "ម៉ាស៊ីនទឹក"។ ដូច្នេះមានជំហានសំខាន់បំផុតនៅក្នុងដំណើរការទាំងមូល - ការប៉ះពាល់។
ដំបូងយើងលាបស្រទាប់ photoresist នៅលើផ្ទៃនៃ wafer ហើយវាក្លាយជាដូចនេះ។

បន្ទាប់មកដាក់របាំងមុខដែលបានកំណត់ (លំនាំសៀគ្វីត្រូវបានកំណត់នៅលើរបាំងមុខ) លើវា ហើយចុងក្រោយបញ្ចេញពន្លឺនៃរលកពន្លឺជាក់លាក់មួយ។ សារធាតុ photoresist នឹងត្រូវបានធ្វើឱ្យសកម្មនៅក្នុងតំបន់ដែលត្រូវបានបញ្ចេញពន្លឺ។ ដោយសារតែតំបន់ដែលរារាំងដោយរបាំងមុខមិនត្រូវបានបំភ្លឺដោយប្រភពពន្លឺ បំណែកនៃសារធាតុ photoresist នេះមិនត្រូវបានធ្វើឱ្យសកម្មទេ។

ដោយសារតែសារធាតុ photoresist ដែលបានធ្វើឱ្យសកម្មងាយស្រួលលាងសម្អាតចេញដោយសារធាតុរាវគីមីជាក់លាក់មួយ ខណៈពេលដែលសារធាតុ photoresist ដែលមិនទាន់ធ្វើឱ្យសកម្មមិនអាចលាងសម្អាតចេញបាន បន្ទាប់ពីការប៉ះពាល់នឹងវិទ្យុសកម្ម សារធាតុរាវជាក់លាក់មួយត្រូវបានប្រើដើម្បីលាងសម្អាតសារធាតុ photoresist ដែលបានធ្វើឱ្យសកម្មចេញ ហើយចុងក្រោយវាក្លាយជាដូចនេះ ដោយទុកឱ្យសារធាតុ photoresist នៅកន្លែងដែល Poly និង SiO2 ត្រូវរក្សាទុក ហើយយកសារធាតុ photoresist ចេញនៅកន្លែងដែលវាមិនចាំបាច់រក្សាទុក។