सेमीकंडक्टर प्रक्रिया प्रवाह

तुम्ही भौतिकशास्त्र किंवा गणिताचा अभ्यास केला नसला तरीही ते समजू शकता, परंतु ते थोडे सोपे आहे आणि नवशिक्यांसाठी योग्य आहे. जर तुम्हाला CMOS बद्दल अधिक जाणून घ्यायचे असेल, तर तुम्हाला या अंकातील मजकूर वाचावा लागेल, कारण प्रक्रिया प्रवाह (म्हणजेच डायोडची उत्पादन प्रक्रिया) समजून घेतल्यानंतरच तुम्ही खालील मजकूर समजून घेऊ शकता. तर मग या अंकात फाउंड्री कंपनीमध्ये हे CMOS कसे तयार केले जाते याबद्दल जाणून घेऊया (उदाहरणार्थ, प्रगत प्रक्रियेचा CMOS रचना आणि उत्पादन तत्त्वात वेगळा आहे).

सर्वप्रथम, तुम्हाला हे माहित असले पाहिजे की फाउंड्रीला पुरवठादाराकडून मिळणारे वेफर्स (सिलिकॉन वेफरपुरवठादार) एक एक करून आहेत, ज्यांची त्रिज्या २०० मिमी आहे (८-इंचकारखाना) किंवा ३०० मिमी (१२-इंच(कारखाना). खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, ते प्रत्यक्षात एका मोठ्या केकसारखे आहे, ज्याला आपण सब्सट्रेट म्हणतो.

तथापि, अशा प्रकारे पाहणे आपल्यासाठी सोयीचे नाही. आपण तळापासून वर पाहतो आणि क्रॉस-सेक्शनल व्ह्यू पाहतो, जो खालील आकृती बनतो.

पुढे, CMOS मॉडेल कसे दिसते ते पाहूया. प्रत्यक्ष प्रक्रियेसाठी हजारो पायऱ्या लागतात, म्हणून मी येथे सर्वात सोप्या ८-इंच वेफरच्या मुख्य पायऱ्यांबद्दल बोलेन.

 

 

मेकिंग वेल आणि इन्व्हर्शन लेयर:

म्हणजेच, आयन इम्प्लांटेशन (आयन इम्प्लांटेशन, यापुढे imp म्हणून संदर्भित) द्वारे विहीर सब्सट्रेटमध्ये रोपण केली जाते. जर तुम्हाला NMOS बनवायचे असेल, तर तुम्हाला P-प्रकारच्या विहिरी रोपण कराव्या लागतील. जर तुम्हाला PMOS बनवायचे असेल, तर तुम्हाला N-प्रकारच्या विहिरी रोपण कराव्या लागतील. तुमच्या सोयीसाठी, NMOS चे उदाहरण घेऊया. आयन इम्प्लांटेशन मशीन सब्सट्रेटमध्ये रोपण करायच्या असलेल्या P-प्रकारच्या घटकांना एका विशिष्ट खोलीपर्यंत रोपण करते आणि नंतर हे आयन सक्रिय करण्यासाठी आणि त्यांना पसरवण्यासाठी त्यांना फर्नेस ट्यूबमध्ये उच्च तापमानावर गरम करते. यामुळे विहिरीचे उत्पादन पूर्ण होते. उत्पादन पूर्ण झाल्यानंतर ते असे दिसते.

विहीर बनवल्यानंतर, इतर आयन इम्प्लांटेशन टप्पे आहेत, ज्याचा उद्देश चॅनेल करंटचा आकार आणि थ्रेशोल्ड व्होल्टेज नियंत्रित करणे आहे. प्रत्येकजण त्याला इन्व्हर्शन लेयर म्हणू शकतो. जर तुम्हाला NMOS बनवायचे असेल, तर इन्व्हर्शन लेयर P-टाइप आयनसह इम्प्लांट केले जाते आणि जर तुम्हाला PMOS बनवायचे असेल, तर इन्व्हर्शन लेयर N-टाइप आयनसह इम्प्लांट केले जाते. इम्प्लांटेशन नंतर, ते खालील मॉडेल आहे.

येथे बरीच सामग्री आहे, जसे की ऊर्जा, कोन, आयन इम्प्लांटेशन दरम्यान आयन एकाग्रता इत्यादी, जी या अंकात समाविष्ट केलेली नाहीत आणि माझा असा विश्वास आहे की जर तुम्हाला त्या गोष्टी माहित असतील तर तुम्ही आतल्या व्यक्ती असायला हव्यात आणि तुमच्याकडे त्या शिकण्याचा एक मार्ग असला पाहिजे.

 

SiO2 बनवणे:

सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2, ज्याला यापुढे ऑक्साइड म्हणून संबोधले जाईल) नंतर बनवले जाईल. CMOS उत्पादन प्रक्रियेत, ऑक्साइड बनवण्याचे अनेक मार्ग आहेत. येथे, SiO2 गेटच्या खाली वापरला जातो आणि त्याची जाडी थेट थ्रेशोल्ड व्होल्टेजच्या आकारावर आणि चॅनेल करंटच्या आकारावर परिणाम करते. म्हणून, बहुतेक फाउंड्रीज उच्च दर्जाची, सर्वात अचूक जाडी नियंत्रण आणि या टप्प्यावर सर्वोत्तम एकरूपतेसह फर्नेस ट्यूब ऑक्सिडेशन पद्धत निवडतात. खरं तर, ते खूप सोपे आहे, म्हणजेच, ऑक्सिजन असलेल्या फर्नेस ट्यूबमध्ये, ऑक्सिजन आणि सिलिकॉनला रासायनिक प्रतिक्रिया देऊन SiO2 निर्माण करण्यास परवानगी देण्यासाठी उच्च तापमान वापरले जाते. अशा प्रकारे, खालील आकृतीमध्ये दाखवल्याप्रमाणे, Si च्या पृष्ठभागावर SiO2 चा पातळ थर तयार होतो.

अर्थात, येथे बरीच विशिष्ट माहिती देखील आहे, जसे की किती अंशांची आवश्यकता आहे, ऑक्सिजनची किती एकाग्रता आवश्यक आहे, उच्च तापमान किती काळ आवश्यक आहे, इत्यादी. हे आपण आता विचारात घेत नाही आहोत, ते खूप विशिष्ट आहेत.

गेट एंड पॉलीची निर्मिती:

पण ते अजून संपलेले नाही. SiO2 हे फक्त एका धाग्याच्या समतुल्य आहे आणि खरा गेट (पॉली) अजून सुरू झालेला नाही. म्हणून आमचे पुढचे पाऊल म्हणजे SiO2 वर पॉलिसिलिकॉनचा थर घालणे (पॉलीसिलिकॉन देखील एकाच सिलिकॉन घटकापासून बनलेला आहे, परंतु जाळीची व्यवस्था वेगळी आहे. सब्सट्रेट सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन का वापरतो आणि गेट पॉलिसिलिकॉन का वापरतो हे मला विचारू नका. सेमीकंडक्टर फिजिक्स नावाचे एक पुस्तक आहे. तुम्ही त्याबद्दल जाणून घेऊ शकता. हे लाजिरवाणे आहे~). ​​पॉली हा CMOS मध्ये देखील एक अतिशय महत्त्वाचा दुवा आहे, परंतु पॉलीचा घटक Si आहे, आणि तो Si सब्सट्रेटशी थेट अभिक्रियेने निर्माण होऊ शकत नाही जसे की SiO2 वाढतो. यासाठी पौराणिक CVD (रासायनिक वाष्प निक्षेपण) आवश्यक आहे, जे व्हॅक्यूममध्ये रासायनिकरित्या प्रतिक्रिया देते आणि वेफरवर निर्माण झालेल्या वस्तूचे अवक्षेपण करते. या उदाहरणात, निर्माण झालेला पदार्थ पॉलिसिलिकॉन आहे, आणि नंतर वेफरवर अवक्षेपित होतो (येथे मला असे म्हणायचे आहे की पॉली फर्नेस ट्यूबमध्ये CVD द्वारे निर्माण केला जातो, म्हणून पॉलीची निर्मिती शुद्ध CVD मशीनद्वारे केली जात नाही).

परंतु या पद्धतीने तयार होणारे पॉलिसिलिकॉन संपूर्ण वेफरवर अवक्षेपित होईल आणि पर्जन्यवृष्टीनंतर ते असे दिसते.

 

पॉली आणि SiO2 चे एक्सपोजर:

या पायरीवर, आपल्याला हवी असलेली उभी रचना प्रत्यक्षात तयार झाली आहे, ज्यामध्ये वर पॉली, तळाशी SiO2 आणि तळाशी सब्सट्रेट असेल. पण आता संपूर्ण वेफर असे आहे आणि "नळ" रचना होण्यासाठी आपल्याला फक्त एका विशिष्ट स्थानाची आवश्यकता आहे. म्हणून संपूर्ण प्रक्रियेतील सर्वात महत्त्वाचा टप्पा आहे - एक्सपोजर.
आपण प्रथम वेफरच्या पृष्ठभागावर फोटोरेझिस्टचा थर पसरवतो आणि ते असे बनते.

नंतर त्यावर परिभाषित मास्क (मास्कवर सर्किट पॅटर्न परिभाषित केला आहे) ठेवा आणि शेवटी विशिष्ट तरंगलांबी असलेल्या प्रकाशाने त्याचे विकिरण करा. विकिरणित क्षेत्रात फोटोरेझिस्ट सक्रिय होईल. मास्कने अवरोधित केलेला भाग प्रकाश स्रोताने प्रकाशित होत नसल्यामुळे, फोटोरेझिस्टचा हा तुकडा सक्रिय होत नाही.

सक्रिय फोटोरेझिस्ट विशिष्ट रासायनिक द्रवाने धुणे विशेषतः सोपे असल्याने, निष्क्रिय न केलेले फोटोरेझिस्ट धुतले जाऊ शकत नाही, तर विकिरणानंतर, सक्रिय फोटोरेझिस्ट धुण्यासाठी एक विशिष्ट द्रव वापरला जातो आणि शेवटी ते असे होते, फोटोरेझिस्ट जिथे पॉली आणि SiO2 ठेवण्याची आवश्यकता असते तिथे सोडले जाते आणि जिथे ठेवण्याची आवश्यकता नसते तिथे फोटोरेझिस्ट काढून टाकले जाते.