Pusvadītāju procesa plūsma

To var saprast pat tad, ja nekad neesat studējis fiziku vai matemātiku, taču tas ir nedaudz par vienkāršu un piemērots iesācējiem. Ja vēlaties uzzināt vairāk par CMOS, jums jāizlasa šī numura saturs, jo tikai pēc procesa plūsmas (t. i., diodes ražošanas procesa) izpratnes varat turpināt izprast tālāk sniegto saturu. Pēc tam šajā numurā uzzināsim, kā šis CMOS tiek ražots liešanas uzņēmumā (ņemot par piemēru nemodernu procesu, modernizēta procesa CMOS atšķiras pēc struktūras un ražošanas principa).

Pirmkārt, jums jāzina, ka vafeles, ko lietuve saņem no piegādātāja (silīcija vafelepiegādātājs) ir pa vienam, ar 200 mm rādiusu (8 collurūpnīcas) vai 300 mm (12 collurūpnīca). Kā parādīts attēlā zemāk, tas faktiski ir līdzīgs lielai kūkai, ko mēs saucam par substrātu.

Tomēr mums nav ērti uz to skatīties šādā veidā. Mēs skatāmies no apakšas uz augšu un aplūkojam šķērsgriezuma skatu, kas kļūst par nākamo attēlu.

Tālāk apskatīsim, kā izskatās CMOS modelis. Tā kā faktiskais process prasa tūkstošiem soļu, šeit pastāstīšu par vienkāršākā 8 collu vafeļa galvenajiem soļiem.

 

 

Akas un inversijas slāņa veidošana:

Tas nozīmē, ka urbums tiek implantēts substrātā, izmantojot jonu implantāciju (jonu implantācija, turpmāk tekstā - imp). Ja vēlaties izgatavot NMOS, jums jāimplantē P veida urbumi. Ja vēlaties izgatavot PMOS, jums jāimplantē N veida urbumi. Jūsu ērtībai ņemsim NMOS kā piemēru. Jonu implantācijas iekārta implantē substrātā implantējamos P veida elementus noteiktā dziļumā un pēc tam tos uzsilda augstā temperatūrā krāsns caurulē, lai aktivizētu šos jonus un izkliedētu tos apkārt. Ar to tiek pabeigta urbuma ražošana. Lūk, kā tas izskatās pēc ražošanas pabeigšanas.

Pēc urbuma izveidošanas ir citi jonu implantācijas soļi, kuru mērķis ir kontrolēt kanāla strāvas lielumu un sliekšņa spriegumu. Ikviens to var saukt par inversijas slāni. Ja vēlaties izveidot NMOS, inversijas slānis tiek implantēts ar P tipa joniem, un, ja vēlaties izveidot PMOS, inversijas slānis tiek implantēts ar N tipa joniem. Pēc implantācijas tas ir šāds modelis.

Šeit ir daudz informācijas, piemēram, enerģija, leņķis, jonu koncentrācija jonu implantācijas laikā utt., kas šajā numurā nav iekļauta, un es uzskatu, ka, ja jūs zināt šīs lietas, jums jābūt iekšējam ekspertam un jums ir jābūt veidam, kā tās apgūt.

 

SiO2 iegūšana:

Silīcija dioksīds (SiO2, turpmāk tekstā — oksīds) tiks ražots vēlāk. CMOS ražošanas procesā ir daudz veidu, kā iegūt oksīdu. Šeit SiO2 tiek izmantots zem vārtiem, un tā biezums tieši ietekmē sliekšņa sprieguma lielumu un kanāla strāvas lielumu. Tāpēc lielākā daļa lietuvju izvēlas krāsns caurules oksidēšanas metodi ar visaugstāko kvalitāti, precīzāko biezuma kontroli un vislabāko vienmērīgumu šajā posmā. Patiesībā tas ir ļoti vienkārši, proti, krāsns caurulē ar skābekli tiek izmantota augsta temperatūra, lai skābeklis un silīcijs ķīmiski reaģētu, veidojot SiO2. Tādā veidā uz Si virsmas tiek ģenerēts plāns SiO2 slānis, kā parādīts attēlā zemāk.

Protams, šeit ir arī daudz specifiskas informācijas, piemēram, cik grādu ir nepieciešami, cik liela skābekļa koncentrācija ir nepieciešama, cik ilgi nepieciešama augstā temperatūra utt. Tas nav tas, ko mēs tagad apsveram, tie ir pārāk specifiski.

Vārtu gala poli veidošanās:

Bet tas vēl nav beidzies. SiO2 ir tikai pavediena ekvivalents, un īstie vārti (Poli) vēl nav sākušies. Tātad mūsu nākamais solis ir uz SiO2 uzklāt polikristāla silīcija slāni (polikristāla silīcijs arī sastāv no viena silīcija elementa, bet režģa izkārtojums ir atšķirīgs. Neprasiet man, kāpēc substrātā tiek izmantots monokristāla silīcijs, bet vārtos - polikristāla silīcijs. Ir grāmata ar nosaukumu "Pusvadītāju fizika". Jūs varat par to uzzināt. Tas ir neērti~). Polikristāls ir arī ļoti svarīga CMOS saikne, bet polikristāla komponents ir Si, un to nevar ģenerēt tiešā reakcijā ar Si substrātu, kā tas ir SiO2 audzēšanā. Tam nepieciešama leģendārā CVD (ķīmiskā tvaiku pārklāšana), kas ir ķīmiska reakcija vakuumā un ģenerētā objekta nogulsnēšana uz plāksnes. Šajā piemērā ģenerētā viela ir polikristāla silīcijs, un pēc tam tā tiek nogulsnēta uz plāksnes (šeit man jāsaka, ka polikristāls tiek ģenerēts krāsns caurulē ar CVD palīdzību, tāpēc polikristāla ģenerēšanu neveic ar tīru CVD iekārtu).

Bet ar šo metodi veidotais polisilīcijs tiks nogulsnēts uz visas vafeles, un pēc nogulsnēšanas tas izskatās šādi.

 

Poli un SiO2 iedarbība:

Šajā solī vēlamā vertikālā struktūra jau ir izveidota — ar polimēru augšpusē, SiO2 apakšā un substrātu apakšā. Taču tagad visa plāksne ir šāda, un mums ir nepieciešama tikai konkrēta pozīcija, lai tā būtu "krāna" struktūra. Tātad ir vissvarīgākais solis visā procesā — ekspozīcija.
Vispirms uz vafeles virsmas uzklājam fotorezista slāni, un tā kļūst šāda.

Pēc tam uzlieciet uz tā definēto masku (shēmas raksts ir definēts uz maskas) un visbeidzot apstarojiet to ar noteikta viļņa garuma gaismu. Fotorezists tiks aktivizēts apstarotajā zonā. Tā kā maskas bloķēto zonu gaismas avots neapgaismo, šī fotorezista daļa netiek aktivizēta.

Tā kā aktivēto fotorezistoru ir īpaši viegli nomazgāt ar specifisku ķīmisku šķidrumu, savukārt neaktivēto fotorezistoru nevar nomazgāt, pēc apstarošanas aktivētā fotorezista nomazgāšanai izmanto specifisku šķidrumu, un visbeidzot tas kļūst šāds, atstājot fotorezistoru tur, kur nepieciešams saglabāt poli un SiO2, un noņemot fotorezistoru tur, kur tas nav nepieciešams.