Puslaidininkių proceso srautas

Net jei niekada nesimokėte fizikos ar matematikos, galite tai suprasti, tačiau tai kiek per daug paprasta ir tinka pradedantiesiems. Jei norite sužinoti daugiau apie CMOS, turite perskaityti šio numerio turinį, nes tik supratę proceso eigą (t. y. diodo gamybos procesą), galite toliau suprasti toliau pateiktą turinį. Tuomet šiame numeryje sužinokime, kaip šis CMOS gaminamas liejykloje (paimkime kaip pavyzdį nepažangų procesą, pažangaus proceso CMOS skiriasi struktūra ir gamybos principu).

Visų pirma, turite žinoti, kad liejyklos iš tiekėjo gaunamos plokštelės (silicio plokštelėtiekėjas) yra po vieną, 200 mm spinduliu (8 coliųgamykloje) arba 300 mm (12 coliųgamykla). Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, jis iš tikrųjų panašus į didelį pyragą, kurį vadiname substratu.

Tačiau mums nepatogu žiūrėti tokiu būdu. Žiūrime iš apačios į viršų ir matome skerspjūvio vaizdą, kuris ir tampa toliau pateiktu paveikslu.

Toliau pažiūrėkime, kaip atrodo CMOS modelis. Kadangi tikrasis procesas reikalauja tūkstančių žingsnių, čia aptarsiu pagrindinius paprasčiausios 8 colių plokštelės veiksmus.

 

 

Šulinio ir inversijos sluoksnio kūrimas:

Tai yra, gręžinys implantuojamas į substratą jonų implantacijos būdu (jonų implantacija, toliau vadinama imp). Jei norite gaminti NMOS, turite implantuoti P tipo gręžinius. Jei norite gaminti PMOS, turite implantuoti N tipo gręžinius. Jūsų patogumui panagrinėkime NMOS kaip pavyzdį. Jonų implantavimo aparatas implantuoja P tipo elementus į substratą iki tam tikro gylio, o tada juos kaitina aukštoje temperatūroje krosnies vamzdyje, kad šie jonai būtų aktyvuoti ir paskleisti. Tai užbaigia gręžinio gamybą. Taip jis atrodo baigus gamybą.

Sukūrus gręžinį, atliekami kiti jonų implantavimo etapai, kurių tikslas – kontroliuoti kanalo srovės dydį ir slenkstinę įtampą. Kiekvienas gali tai pavadinti inversijos sluoksniu. Jei norite pagaminti NMOS, inversijos sluoksnis implantuojamas P tipo jonais, o jei norite pagaminti PMOS, inversijos sluoksnis implantuojamas N tipo jonais. Po implantavimo tai yra toks modelis.

Čia yra daug informacijos, pavyzdžiui, energija, kampas, jonų koncentracija jonų implantacijos metu ir kt., kuri šiame numeryje neaptariama, ir manau, kad jei žinote šiuos dalykus, turite būti šios srities žinovas ir turėti būdą juos išmokti.

 

SiO2 gamyba:

Silicio dioksidas (SiO2, toliau vadinamas oksidu) bus gaminamas vėliau. CMOS gamybos procese yra daug oksido gamybos būdų. Čia SiO2 naudojamas po užtūra, o jo storis tiesiogiai veikia slenkstinės įtampos dydį ir kanalo srovės dydį. Todėl dauguma liejyklų renkasi krosnies vamzdžio oksidacijos metodą, kuris užtikrina aukščiausią kokybę, tiksliausią storio valdymą ir geriausią tolygumą šiame etape. Tiesą sakant, tai labai paprasta, t. y. krosnies vamzdyje su deguonimi naudojama aukšta temperatūra, kad deguonis ir silicis chemiškai reaguotų ir susidarytų SiO2. Tokiu būdu ant Si paviršiaus susidaro plonas SiO2 sluoksnis, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Žinoma, čia taip pat yra daug konkrečios informacijos, pavyzdžiui, kiek laipsnių reikia, kokia deguonies koncentracija, kiek laiko reikia išlaikyti aukštą temperatūrą ir pan. Dabar apie tai nekalbame, tai per daug konkretu.

Vartų galo poli formavimas:

Bet tai dar ne pabaiga. SiO2 tėra gijos atitikmuo, o tikrasis vartas (poli) dar neprasidėjo. Taigi, kitas mūsų žingsnis – ant SiO2 uždėti polikristalinio silicio sluoksnį (polikristalinis silicis taip pat sudarytas iš vieno silicio elemento, bet gardelės išdėstymas kitoks. Neklauskite manęs, kodėl substrate naudojamas monokristalinis silicis, o vartuose – polikristalinis silicis. Yra knyga pavadinimu „Puslaidininkių fizika“. Galite apie tai pasiskaityti. Tai gėda~). Polikristalinis taip pat yra labai svarbi CMOS grandis, tačiau polikristalinio silicio komponentas yra Si, ir jo negalima gauti tiesiogiai reaguojant su Si substratu, kaip auginant SiO2. Tam reikalingas legendinis CVD (cheminis garų nusodinimas), kuris chemiškai reaguoja vakuume ir nusodina sugeneruotą objektą ant plokštelės. Šiame pavyzdyje sugeneruota medžiaga yra polikristalinis silicis, kuris tada nusodinamas ant plokštelės (čia turiu pasakyti, kad polikristalinis silicis generuojamas krosnies vamzdyje CVD metodu, taigi polikristalinis silicis generuojamas ne vien CVD aparatu).

Tačiau šiuo metodu susidaręs polikristalinis silicis bus nusodinamas ant viso vaflio, ir po nusodinimo jis atrodo taip.

 

Polimerų ir SiO2 poveikis:

Šiame etape norima vertikali struktūra jau suformuota: viršuje – polietilenas, apačioje – SiO2, o apačioje – substratas. Tačiau dabar visa plokštelė yra tokia, ir mums tereikia konkrečios vietos, kad ji būtų „čiaupo“ struktūra. Taigi, lieka svarbiausias viso proceso žingsnis – ekspozicija.
Pirmiausia ant plokštelės paviršiaus paskleidžiame fotorezisto sluoksnį, ir jis tampa toks.

Tada uždėkite ant jo apibrėžtą kaukę (ant kaukės apibrėžtas grandinės raštas) ir galiausiai apšvitinkite ją tam tikro bangos ilgio šviesa. Fotorezistas bus aktyvuotas apšvitintoje srityje. Kadangi kaukės užblokuota sritis nėra apšviesta šviesos šaltinio, ši fotorezisto dalis nebus aktyvuota.

Kadangi aktyvuotą fotorezistą ypač lengva nuplauti specifiniu cheminiu skysčiu, o neaktyvuoto fotorezisto nuplauti negalima, po apšvitinimo aktyvuotam fotorezistui nuplauti naudojamas specialus skystis, ir galiausiai jis tampa toks, kad fotorezistas lieka ten, kur reikia išlaikyti poli ir SiO2, ir pašalinamas ten, kur jo nereikia išlaikyti.