Aliran proses semikonduktor

Anda boleh memahaminya walaupun anda tidak pernah belajar fizik atau matematik, tetapi ia agak terlalu mudah dan sesuai untuk pemula. Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang CMOS, anda perlu membaca kandungan isu ini, kerana hanya selepas memahami aliran proses (iaitu, proses pengeluaran diod) anda boleh terus memahami kandungan berikut. Kemudian mari kita pelajari tentang bagaimana CMOS ini dihasilkan di syarikat faundri dalam isu ini (mengambil proses bukan lanjutan sebagai contoh, CMOS proses lanjutan berbeza dari segi struktur dan prinsip pengeluaran).

Pertama sekali, anda mesti tahu bahawa wafer yang diperoleh oleh faundri daripada pembekal (wafer silikonpembekal) adalah satu demi satu, dengan jejari 200mm (8 incikilang) atau 300mm (12 inciSeperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, ia sebenarnya serupa dengan kek besar, yang kita panggil substrat.

Walau bagaimanapun, adalah tidak mudah bagi kita untuk melihatnya dengan cara ini. Kita melihat dari bawah ke atas dan melihat pandangan keratan rentas, yang menjadi rajah berikut.

Seterusnya, mari kita lihat bagaimana model CMOS muncul. Memandangkan proses sebenar memerlukan beribu-ribu langkah, saya akan membincangkan langkah-langkah utama wafer 8 inci yang paling ringkas di sini.

 

 

Membuat Lapisan Perigi dan Penyongsangan:

Iaitu, telaga diimplan ke dalam substrat melalui implantasi ion (Implantasi Ion, selepas ini dirujuk sebagai imp). Jika anda ingin membuat NMOS, anda perlu mengimplan telaga jenis-P. Jika anda ingin membuat PMOS, anda perlu mengimplan telaga jenis-N. Untuk kemudahan anda, mari kita ambil NMOS sebagai contoh. Mesin implantasi ion mengimplan elemen jenis-P yang akan diimplan ke dalam substrat pada kedalaman tertentu, dan kemudian memanaskannya pada suhu tinggi di dalam tiub relau untuk mengaktifkan ion-ion ini dan meresapkannya ke sekeliling. Ini melengkapkan pengeluaran telaga. Inilah rupanya selepas pengeluaran selesai.

Selepas membuat telaga, terdapat langkah-langkah implantasi ion lain, yang tujuannya adalah untuk mengawal saiz arus saluran dan voltan ambang. Semua orang boleh memanggilnya lapisan penyongsangan. Jika anda ingin membuat NMOS, lapisan penyongsangan diimplan dengan ion jenis-P, dan jika anda ingin membuat PMOS, lapisan penyongsangan diimplan dengan ion jenis-N. Selepas implantasi, ia adalah model berikut.

Terdapat banyak kandungan di sini, seperti tenaga, sudut, kepekatan ion semasa implantasi ion, dan sebagainya, yang tidak termasuk dalam isu ini, dan saya percaya bahawa jika anda mengetahui perkara-perkara tersebut, anda mestilah orang dalam, dan anda mesti mempunyai cara untuk mempelajarinya.

 

Pembuatan SiO2:

Silikon dioksida (SiO2, selepas ini dirujuk sebagai oksida) akan dibuat kemudian. Dalam proses pengeluaran CMOS, terdapat banyak cara untuk membuat oksida. Di sini, SiO2 digunakan di bawah pintu gerbang, dan ketebalannya secara langsung mempengaruhi saiz voltan ambang dan saiz arus saluran. Oleh itu, kebanyakan kilang faundri memilih kaedah pengoksidaan tiub relau dengan kualiti tertinggi, kawalan ketebalan yang paling tepat, dan keseragaman terbaik pada langkah ini. Malah, ia sangat mudah, iaitu, dalam tiub relau dengan oksigen, suhu tinggi digunakan untuk membolehkan oksigen dan silikon bertindak balas secara kimia untuk menghasilkan SiO2. Dengan cara ini, lapisan nipis SiO2 dihasilkan pada permukaan Si, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Sudah tentu, terdapat juga banyak maklumat khusus di sini, seperti berapa darjah yang diperlukan, berapa banyak kepekatan oksigen yang diperlukan, berapa lama suhu tinggi diperlukan, dan sebagainya. Ini bukanlah yang sedang kita pertimbangkan sekarang, ia terlalu spesifik.

Pembentukan Poli hujung pintu:

Tetapi ia belum berakhir lagi. SiO2 hanya bersamaan dengan benang, dan get sebenar (Poli) belum bermula lagi. Jadi langkah seterusnya ialah meletakkan lapisan polisilikon pada SiO2 (polisilikon juga terdiri daripada unsur silikon tunggal, tetapi susunan kekisi berbeza. Jangan tanya saya mengapa substrat menggunakan silikon hablur tunggal dan get menggunakan polisilikon. Terdapat sebuah buku bertajuk Fizik Semikonduktor. Anda boleh mempelajarinya. Ia memalukan~). Poli juga merupakan pautan yang sangat kritikal dalam CMOS, tetapi komponen poli ialah Si, dan ia tidak boleh dijana melalui tindak balas langsung dengan substrat Si seperti menumbuhkan SiO2. Ini memerlukan CVD (Pemendapan Wap Kimia) yang legenda, iaitu bertindak balas secara kimia dalam vakum dan memendakkan objek yang dijana pada wafer. Dalam contoh ini, bahan yang dijana ialah polisilikon, dan kemudian dimendakkan pada wafer (di sini saya harus mengatakan bahawa poli dijana dalam tiub relau oleh CVD, jadi penjanaan poli tidak dilakukan oleh mesin CVD tulen).

Tetapi polisilikon yang terbentuk melalui kaedah ini akan termendak pada keseluruhan wafer, dan ia kelihatan seperti ini selepas pemendakan.

 

Pendedahan Poli dan SiO2:

Pada langkah ini, struktur menegak yang kita inginkan sebenarnya telah terbentuk, dengan poli di bahagian atas, SiO2 di bahagian bawah, dan substrat di bahagian bawah. Tetapi sekarang keseluruhan wafer adalah seperti ini, dan kita hanya memerlukan kedudukan tertentu untuk menjadi struktur "paip". Jadi terdapat langkah paling kritikal dalam keseluruhan proses - pendedahan.
Mula-mula kita sapukan lapisan fotoresis pada permukaan wafer, dan ia menjadi seperti ini.

Kemudian letakkan topeng yang telah ditetapkan (corak litar telah ditetapkan pada topeng) di atasnya, dan akhirnya pancarkannya dengan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Fotoresis akan diaktifkan di kawasan yang disinari. Oleh kerana kawasan yang disekat oleh topeng tidak diterangi oleh sumber cahaya, sekeping fotoresis ini tidak diaktifkan.

Oleh kerana fotoresis yang diaktifkan amat mudah dihanyutkan oleh cecair kimia tertentu, manakala fotoresis yang tidak diaktifkan tidak boleh dihanyutkan, selepas penyinaran, cecair tertentu digunakan untuk menghanyutkan fotoresis yang diaktifkan, dan akhirnya ia menjadi seperti ini, meninggalkan fotoresis di tempat Poli dan SiO2 perlu dikekalkan, dan membuang fotoresis di tempat ia tidak perlu dikekalkan.