Хагас дамжуулагч процессын урсгал

Та физик эсвэл математикийн хичээл үзэж байгаагүй ч гэсэн үүнийг ойлгож болно, гэхдээ энэ нь арай хэтэрхий энгийн бөгөөд анхан шатны хүмүүст тохиромжтой. Хэрэв та CMOS-ийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл энэ дугаарын агуулгыг унших хэрэгтэй, учир нь зөвхөн процессын урсгалыг (өөрөөр хэлбэл диодын үйлдвэрлэлийн процесс) ойлгосны дараа л та дараах агуулгыг үргэлжлүүлэн ойлгож чадна. Дараа нь энэ дугаарт энэхүү CMOS-ийг цутгах үйлдвэрт хэрхэн үйлдвэрлэдэг талаар мэдэж авцгаая (жишээлбэл, дэвшилтэт бус процессыг авч үзвэл дэвшилтэт процессын CMOS нь бүтэц, үйлдвэрлэлийн зарчмаараа өөр байдаг).

Юуны өмнө та цутгах үйлдвэр нийлүүлэгчээс авдаг вафли (цахиурын нимгэн талстнийлүүлэгч) нь нэг нэгээрээ, 200 мм радиустай (8 инчүйлдвэрийн) эсвэл 300 мм (12 инчийнүйлдвэр). Доорх зурагт үзүүлсэнчлэн энэ нь үнэндээ бидний субстрат гэж нэрлэдэг том бялуутай төстэй юм.

Гэсэн хэдий ч үүнийг ингэж харах нь бидэнд тохиромжгүй. Бид доороос дээшээ хараад хөндлөн огтлолын харагдацыг хардаг бөгөөд энэ нь дараах зураг болж хувирдаг.

Дараа нь CMOS загвар хэрхэн харагдаж байгааг харцгаая. Бодит үйл явц нь мянга мянган алхам шаарддаг тул би энд хамгийн энгийн 8 инчийн вафлийн үндсэн алхмуудын талаар ярих болно.

 

 

Худгийг хийх ба урвуу давхарга:

Өөрөөр хэлбэл, худгийг ионы суулгацаар (Ионы суулгац, цаашид imp гэж нэрлэнэ) суурь дээр суулгадаг. Хэрэв та NMOS хийхийг хүсвэл P хэлбэрийн худгийг суулгах шаардлагатай. Хэрэв та PMOS хийхийг хүсвэл N хэлбэрийн худгийг суулгах шаардлагатай. Таны тав тухыг хангах үүднээс NMOS-ийг жишээ болгон авч үзье. Ионы суулгацын машин нь суурь дээр суулгах P хэлбэрийн элементүүдийг тодорхой гүнд суулгаж, дараа нь зуухны хоолойд өндөр температурт халааж, эдгээр ионуудыг идэвхжүүлж, эргэн тойронд тараадаг. Ингэснээр худгийн үйлдвэрлэл дуусдаг. Үйлдвэрлэл дууссаны дараа ингэж харагддаг.

Худаг хийсний дараа ионы суулгацын бусад алхмууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн зорилго нь сувгийн гүйдэл болон босго хүчдэлийн хэмжээг хянах явдал юм. Хүн бүр үүнийг урвуу давхарга гэж нэрлэж болно. Хэрэв та NMOS хийхийг хүсвэл урвуу давхаргыг P төрлийн ионуудаар, хэрэв та PMOS хийхийг хүсвэл урвуу давхаргыг N төрлийн ионуудаар суулгана. Суулгацын дараа энэ нь дараах загвар юм.

Энэ дугаарт ороогүй энерги, өнцөг, ионы суулгацын үеийн ионы концентраци гэх мэт олон агуулга энд байгаа бөгөөд хэрэв та эдгээр зүйлийг мэддэг бол та дотоод мэргэжилтэн байх ёстой бөгөөд тэдгээрийг сурах аргатай байх ёстой гэж би бодож байна.

 

SiO2 хийх нь:

Цахиурын давхар исэл (SiO2, цаашид исэл гэж нэрлэнэ)-ийг дараа нь хийх болно. CMOS үйлдвэрлэлийн процесст исэл үүсгэх олон арга бий. Энд SiO2-г хаалганы доор ашигладаг бөгөөд түүний зузаан нь босго хүчдэлийн хэмжээ болон сувгийн гүйдлийн хэмжээнд шууд нөлөөлдөг. Тиймээс ихэнх цутгамал үйлдвэрүүд энэ үе шатанд хамгийн өндөр чанартай, хамгийн нарийн зузааны хяналттай, хамгийн сайн жигд байдалтай зуухны хоолойн исэлдэлтийн аргыг сонгодог. Үнэндээ энэ нь маш энгийн, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчтэй зуухны хоолойд хүчилтөрөгч ба цахиурыг химийн урвалд оруулж SiO2 үүсгэхийн тулд өндөр температурыг ашигладаг. Ийм байдлаар доорх зурагт үзүүлсэн шиг Si-ийн гадаргуу дээр SiO2-ийн нимгэн давхарга үүсдэг.

Мэдээж хэрэг, энд хэдэн градус шаардлагатай, хүчилтөрөгчийн агууламж хэр их, өндөр температур хэр удаан байх шаардлагатай гэх мэт маш олон тодорхой мэдээлэл байдаг. Эдгээр нь бидний одоо авч үзэж байгаа зүйл биш, хэтэрхий тодорхой юм.

Хаалганы төгсгөлийн полиэтилен үүсэх:

Гэхдээ энэ хараахан дуусаагүй байна. SiO2 нь зүгээр л утастай тэнцүү бөгөөд жинхэнэ хаалга (Poly) хараахан эхлээгүй байна. Тиймээс бидний дараагийн алхам бол SiO2 дээр полисиликоны давхарга тавих явдал юм (полисиликон нь мөн ганц цахиурын элементээс бүрддэг боловч торны зохион байгуулалт нь өөр. Яагаад суурь нь дан талст цахиур ашигладаг, хаалга нь полисиликон ашигладаг гэж надаас асуух хэрэггүй. Хагас дамжуулагчийн физик гэсэн ном байдаг. Та үүний талаар мэдэж болно. Энэ нь ичмээр юм~). Поли нь мөн CMOS-д маш чухал холбоос боловч полигийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь Si бөгөөд SiO2 ургуулахтай адил Si суурьтай шууд урвалд орж үүсэх боломжгүй. Үүнд домогт CVD (Химийн уурын тунадас) шаардлагатай бөгөөд энэ нь вакуумд химийн урвалд орж, үүссэн объектыг вафли дээр тунадасжуулах явдал юм. Энэ жишээнд үүссэн бодис нь полисиликон бөгөөд дараа нь вафли дээр тунадасждаг (энд би поли нь зуухны хоолойд CVD-ээр үүсдэг тул поли үүсэхийг цэвэр CVD машинаар хийдэггүй гэж хэлэх ёстой).

Гэхдээ энэ аргаар үүссэн полисиликон нь бүхэл бүтэн вафли дээр тунадасжих бөгөөд тунадасны дараа ингэж харагдана.

 

Поли ба SiO2-д өртөх:

Энэ алхам дээр бидний хүсч буй босоо бүтэц үнэндээ үүссэн бөгөөд дээд хэсэгт нь поли, доод хэсэгт нь SiO2, доод хэсэгт нь суурьтай байна. Гэхдээ одоо бүхэл бүтэн вафли ийм болсон бөгөөд бидэнд зөвхөн "цорго" бүтэц байхын тулд тодорхой байрлал хэрэгтэй. Тиймээс бүхэл процессын хамгийн чухал алхам бол ил гаргах явдал юм.
Бид эхлээд вафлийн гадаргуу дээр фоторезистийн давхаргыг түрхэхэд энэ нь иймэрхүү болдог.

Дараа нь тодорхойлсон маскыг (хэлхээний хэв маягийг маск дээр тодорхойлсон) дээр тавиад эцэст нь тодорхой долгионы урттай гэрлээр цацаруулна. Фоторезист нь цацраг туяанд өртсөн хэсэгт идэвхжих болно. Маск хаасан хэсэг нь гэрлийн эх үүсвэрээр гэрэлтэхгүй тул фоторезистийн энэ хэсэг идэвхжихгүй.

Идэвхжүүлсэн фоторезистийг тодорхой химийн шингэнээр угаахад маш хялбар байдаг бол идэвхгүйжүүлээгүй фоторезистийг угааж болдоггүй тул цацраг туяагаар шарсны дараа идэвхжүүлсэн фоторезистийг угаахын тулд тодорхой шингэнийг ашигладаг бөгөөд эцэст нь энэ нь ийм болж, поли болон SiO2-ийг хадгалах шаардлагатай газарт фоторезистийг үлдээж, хадгалах шаардлагагүй газарт нь фоторезистийг арилгадаг.