ಅರೆವಾಹಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವು

ನೀವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಅಥವಾ ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಎಂದಿಗೂ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡದಿದ್ದರೂ ಸಹ ನೀವು ಅದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದರೆ ಇದು ಸ್ವಲ್ಪ ತುಂಬಾ ಸರಳ ಮತ್ತು ಆರಂಭಿಕರಿಗಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ನೀವು CMOS ಬಗ್ಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು ಈ ಸಂಚಿಕೆಯ ವಿಷಯವನ್ನು ಓದಬೇಕು, ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವನ್ನು (ಅಂದರೆ, ಡಯೋಡ್‌ನ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ) ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡ ನಂತರವೇ ನೀವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಷಯವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಬಹುದು. ನಂತರ ಈ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಫೌಂಡ್ರಿ ಕಂಪನಿಯಲ್ಲಿ ಈ CMOS ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಕಲಿಯೋಣ (ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ಮುಂದುವರಿದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ CMOS ರಚನೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ತತ್ವದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ).

ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಫೌಂಡ್ರಿಯು ಸರಬರಾಜುದಾರರಿಂದ ಪಡೆಯುವ ವೇಫರ್‌ಗಳು (ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇಫರ್ಪೂರೈಕೆದಾರರು) ಒಂದೊಂದಾಗಿ, 200 ಮಿಮೀ ತ್ರಿಜ್ಯದೊಂದಿಗೆ (8-ಇಂಚುಕಾರ್ಖಾನೆ) ಅಥವಾ 300 ಮಿಮೀ (12-ಇಂಚುಕಾರ್ಖಾನೆ). ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಇದು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಕೇಕ್ ಅನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ನಾವು ತಲಾಧಾರ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ.

ಆದರೆ, ನಾವು ಅದನ್ನು ಈ ರೀತಿ ನೋಡುವುದು ಅನುಕೂಲಕರವಲ್ಲ. ನಾವು ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಮೇಲಕ್ಕೆ ನೋಡಿ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ನೋಟವನ್ನು ನೋಡುತ್ತೇವೆ, ಅದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವಾಗುತ್ತದೆ.

ಮುಂದೆ, CMOS ಮಾದರಿ ಹೇಗೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೋಡೋಣ. ನಿಜವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಾವಿರಾರು ಹಂತಗಳು ಬೇಕಾಗುವುದರಿಂದ, ನಾನು ಇಲ್ಲಿ ಸರಳವಾದ 8-ಇಂಚಿನ ವೇಫರ್‌ನ ಮುಖ್ಯ ಹಂತಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತೇನೆ.

 

 

ಬಾವಿ ತಯಾರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ವಿಲೋಮ ಪದರ:

ಅಂದರೆ, ಬಾವಿಯನ್ನು ಅಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್ ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್, ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಇಂಪ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ). ನೀವು NMOS ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು P- ಮಾದರಿಯ ಬಾವಿಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ನೀವು PMOS ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನೀವು N- ಮಾದರಿಯ ಬಾವಿಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ಅನುಕೂಲಕ್ಕಾಗಿ, NMOS ಅನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್ ಯಂತ್ರವು ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾದ P- ಮಾದರಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಈ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಸುತ್ತಲೂ ಹರಡಲು ಕುಲುಮೆಯ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಬಾವಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಉತ್ಪಾದನೆ ಪೂರ್ಣಗೊಂಡ ನಂತರ ಅದು ಹೇಗೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ.

ಬಾವಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ ನಂತರ, ಇತರ ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆ ಹಂತಗಳಿವೆ, ಇದರ ಉದ್ದೇಶ ಚಾನಲ್ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು. ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರೂ ಇದನ್ನು ವಿಲೋಮ ಪದರ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ನೀವು NMOS ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು P- ಪ್ರಕಾರದ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೀವು PMOS ಮಾಡಲು ಬಯಸಿದರೆ, ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು N- ಪ್ರಕಾರದ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಳವಡಿಕೆಯ ನಂತರ, ಇದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಮಾದರಿಯಾಗಿದೆ.

ಇಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿ, ಕೋನ, ಅಯಾನು ಸಾಂದ್ರತೆ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಂತಹ ಬಹಳಷ್ಟು ವಿಷಯಗಳಿವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಈ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ನೀವು ಆ ವಿಷಯಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿದ್ದರೆ, ನೀವು ಒಳಗಿನವರಾಗಿರಬೇಕು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಕಲಿಯಲು ನಿಮಗೆ ಒಂದು ಮಾರ್ಗವಿರಬೇಕು ಎಂದು ನಾನು ನಂಬುತ್ತೇನೆ.

 

SiO2 ತಯಾರಿಸುವುದು:

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2, ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ) ಅನ್ನು ನಂತರ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. CMOS ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಆಕ್ಸೈಡ್ ತಯಾರಿಸಲು ಹಲವು ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ. ಇಲ್ಲಿ, SiO2 ಅನ್ನು ಗೇಟ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ದಪ್ಪವು ಮಿತಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಚಾನಲ್ ಪ್ರವಾಹದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೌಂಡರಿಗಳು ಅತ್ಯುನ್ನತ ಗುಣಮಟ್ಟ, ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ದಪ್ಪ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಏಕರೂಪತೆಯೊಂದಿಗೆ ಫರ್ನೇಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ವಿಧಾನವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಇದು ತುಂಬಾ ಸರಳವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ, ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫರ್ನೇಸ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ನಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು SiO2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ SiO2 ನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು Si ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಖಂಡಿತ, ಇಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಡಿಗ್ರಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಎಷ್ಟು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಬೇಕು, ಎಷ್ಟು ಸಮಯದವರೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಬೇಕು ಇತ್ಯಾದಿಗಳಂತಹ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾಹಿತಿಯೂ ಇದೆ. ಇವು ನಾವು ಈಗ ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಿರುವ ವಿಷಯಗಳಲ್ಲ, ಅವು ತುಂಬಾ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿವೆ.

ಗೇಟ್ ಎಂಡ್ ಪಾಲಿ ರಚನೆ:

ಆದರೆ ಅದು ಇನ್ನೂ ಮುಗಿದಿಲ್ಲ. SiO2 ಕೇವಲ ಒಂದು ದಾರಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ನಿಜವಾದ ಗೇಟ್ (ಪಾಲಿ) ಇನ್ನೂ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ ನಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಹಂತವೆಂದರೆ SiO2 ಮೇಲೆ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರವನ್ನು ಹಾಕುವುದು (ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಕೂಡ ಒಂದೇ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಂಶದಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಆದರೆ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ. ತಲಾಧಾರವು ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಏಕೆ ಬಳಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗೇಟ್ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಏಕೆ ಬಳಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನನ್ನನ್ನು ಕೇಳಬೇಡಿ. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್ ಎಂಬ ಪುಸ್ತಕವಿದೆ. ನೀವು ಅದರ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿಯಬಹುದು. ಇದು ಮುಜುಗರದ ಸಂಗತಿ~). ಪಾಲಿ ಕೂಡ CMOS ನಲ್ಲಿ ಬಹಳ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಕೊಂಡಿಯಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಪಾಲಿಯ ಅಂಶವು Si ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು SiO2 ಅನ್ನು ಬೆಳೆಯುವಂತೆ Si ತಲಾಧಾರದೊಂದಿಗೆ ನೇರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಇದನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ ಪೌರಾಣಿಕ CVD (ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ) ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಇದು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ವೇಫರ್ ಮೇಲೆ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಉದಾಹರಣೆಯಲ್ಲಿ, ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಸ್ತುವು ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ ವೇಫರ್ ಮೇಲೆ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ (ಇಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಯನ್ನು CVD ಮೂಲಕ ಕುಲುಮೆಯ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾನು ಹೇಳಲೇಬೇಕು, ಆದ್ದರಿಂದ ಪಾಲಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಶುದ್ಧ CVD ಯಂತ್ರದಿಂದ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ).

ಆದರೆ ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಸಂಪೂರ್ಣ ವೇಫರ್ ಮೇಲೆ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವಕ್ಷೇಪನದ ನಂತರ ಅದು ಈ ರೀತಿ ಕಾಣುತ್ತದೆ.

 

ಪಾಲಿ ಮತ್ತು SiO2 ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು:

ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ನಮಗೆ ಬೇಕಾದ ಲಂಬ ರಚನೆಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಂಡಿದೆ, ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪಾಲಿ, ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ SiO2 ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ತಲಾಧಾರವಿದೆ. ಆದರೆ ಈಗ ಇಡೀ ವೇಫರ್ ಹೀಗಿದೆ, ಮತ್ತು "ನಲ್ಲಿಯ" ರಚನೆಯಾಗಲು ನಮಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಾನ ಮಾತ್ರ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇಡೀ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಹಂತವಿದೆ - ಮಾನ್ಯತೆ.
ನಾವು ಮೊದಲು ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಪದರವನ್ನು ಹರಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅದು ಈ ರೀತಿ ಆಗುತ್ತದೆ.

ನಂತರ ಅದರ ಮೇಲೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಮುಖವಾಡವನ್ನು (ಮಾಸ್ಕ್‌ನಲ್ಲಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ) ಇರಿಸಿ, ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರದ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಅದನ್ನು ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸಿ. ವಿಕಿರಣಗೊಂಡ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಮುಖವಾಡದಿಂದ ನಿರ್ಬಂಧಿಸಲಾದ ಪ್ರದೇಶವು ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದಿಂದ ಪ್ರಕಾಶಿಸಲ್ಪಡದ ಕಾರಣ, ಈ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ತುಣುಕನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

ಸಕ್ರಿಯಗೊಂಡ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ದ್ರವದಿಂದ ಸುಲಭವಾಗಿ ತೊಳೆಯಬಹುದು, ಆದರೆ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸದ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೊಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ವಿಕಿರಣದ ನಂತರ, ಸಕ್ರಿಯಗೊಂಡ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೊಳೆಯಲು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅದು ಈ ರೀತಿ ಆಗುತ್ತದೆ, ಪಾಲಿ ಮತ್ತು SiO2 ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ಬಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊರೆಸಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.