अर्धचालक प्रक्रिया प्रवाह

तपाईंले भौतिकशास्त्र वा गणित कहिल्यै नपढेको भए पनि यसलाई बुझ्न सक्नुहुन्छ, तर यो अलि धेरै सरल र शुरुआतीहरूको लागि उपयुक्त छ। यदि तपाईं CMOS बारे थप जान्न चाहनुहुन्छ भने, तपाईंले यस अंकको सामग्री पढ्नुपर्छ, किनभने प्रक्रिया प्रवाह (अर्थात्, डायोडको उत्पादन प्रक्रिया) बुझेपछि मात्र तपाईं निम्न सामग्री बुझ्न जारी राख्न सक्नुहुन्छ। त्यसपछि यस अंकमा फाउन्ड्री कम्पनीमा यो CMOS कसरी उत्पादन गरिन्छ भन्ने बारे जानौं (उदाहरणको रूपमा गैर-उन्नत प्रक्रिया लिँदै, उन्नत प्रक्रियाको CMOS संरचना र उत्पादन सिद्धान्तमा फरक छ)।

सबैभन्दा पहिले, तपाईंले यो जान्नु पर्छ कि फाउन्ड्रीले आपूर्तिकर्ताबाट प्राप्त गर्ने वेफरहरू (सिलिकन वेफरआपूर्तिकर्ता) २०० मिमीको त्रिज्याका साथ एक-एक गरी छन् (८ इन्चकारखाना) वा ३०० मिमी (१२ इन्च(कारखाना)। तलको चित्रमा देखाइए अनुसार, यो वास्तवमा ठूलो केक जस्तै छ, जसलाई हामी सब्सट्रेट भन्छौं।

यद्यपि, यसलाई यसरी हेर्नु हाम्रो लागि सुविधाजनक छैन। हामी तलबाट माथि हेर्छौं र क्रस-सेक्शनल दृश्य हेर्छौं, जुन निम्न चित्र बन्छ।

अब, CMOS मोडेल कसरी देखिन्छ हेरौं। वास्तविक प्रक्रियालाई हजारौं चरणहरू आवश्यक पर्ने भएकोले, म यहाँ सबैभन्दा सरल ८-इन्च वेफरको मुख्य चरणहरूको बारेमा कुरा गर्नेछु।

 

 

मेकिङ वेल र इन्भर्सन लेयर:

अर्थात्, इनारलाई आयन इम्प्लान्टेसन (आयन इम्प्लान्टेसन, यसपछि imp भनेर चिनिन्छ) मार्फत सब्सट्रेटमा प्रत्यारोपण गरिन्छ। यदि तपाईं NMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, तपाईंले P-प्रकारको इनारहरू प्रत्यारोपण गर्नुपर्छ। यदि तपाईं PMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, तपाईंले N-प्रकारको इनारहरू प्रत्यारोपण गर्नुपर्छ। तपाईंको सुविधाको लागि, NMOS लाई उदाहरणको रूपमा लिऔं। आयन इम्प्लान्टेसन मेसिनले सब्सट्रेटमा प्रत्यारोपण गरिने P-प्रकारका तत्वहरूलाई एक विशिष्ट गहिराइमा प्रत्यारोपण गर्छ, र त्यसपछि यी आयनहरूलाई सक्रिय गर्न र वरिपरि फैलाउन फर्नेस ट्यूबमा उच्च तापक्रममा तताउँछ। यसले इनारको उत्पादन पूरा गर्छ। उत्पादन पूरा भएपछि यो यस्तो देखिन्छ।

इनार बनाएपछि, अन्य आयन प्रत्यारोपण चरणहरू छन्, जसको उद्देश्य च्यानल करेन्ट र थ्रेसहोल्ड भोल्टेजको आकार नियन्त्रण गर्नु हो। सबैले यसलाई इन्भर्सन लेयर भन्न सक्छन्। यदि तपाईं NMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, इन्भर्सन लेयर P-प्रकार आयनहरूद्वारा प्रत्यारोपण गरिन्छ, र यदि तपाईं PMOS बनाउन चाहनुहुन्छ भने, इन्भर्सन लेयर N-प्रकार आयनहरूद्वारा प्रत्यारोपण गरिन्छ। इम्प्लान्टेशन पछि, यो निम्न मोडेल हो।

यहाँ धेरै विषयवस्तुहरू छन्, जस्तै ऊर्जा, कोण, आयन प्रत्यारोपणको समयमा आयन सांद्रता, आदि, जुन यस अंकमा समावेश गरिएको छैन, र मलाई विश्वास छ कि यदि तपाईंलाई ती कुराहरू थाहा छ भने, तपाईं भित्री व्यक्ति हुनुपर्छ, र तपाईंसँग ती कुराहरू सिक्ने तरिका हुनुपर्छ।

 

SiO2 बनाउने:

सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2, यसपछि अक्साइड भनेर चिनिन्छ) पछि बनाइनेछ। CMOS उत्पादन प्रक्रियामा, अक्साइड बनाउने धेरै तरिकाहरू छन्। यहाँ, SiO2 गेट मुनि प्रयोग गरिन्छ, र यसको मोटाईले थ्रेसहोल्ड भोल्टेजको आकार र च्यानल करेन्टको आकारलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ। त्यसकारण, धेरैजसो फाउन्ड्रीहरूले उच्चतम गुणस्तर, सबैभन्दा सटीक मोटाई नियन्त्रण, र यस चरणमा उत्तम एकरूपता भएको फर्नेस ट्यूब अक्सिडेशन विधि छनौट गर्छन्। वास्तवमा, यो धेरै सरल छ, अर्थात्, अक्सिजन भएको फर्नेस ट्यूबमा, अक्सिजन र सिलिकनलाई रासायनिक रूपमा प्रतिक्रिया गरेर SiO2 उत्पन्न गर्न अनुमति दिन उच्च तापक्रम प्रयोग गरिन्छ। यसरी, तलको चित्रमा देखाइए अनुसार Si को सतहमा SiO2 को पातलो तह उत्पन्न हुन्छ।

अवश्य पनि, यहाँ धेरै विशिष्ट जानकारीहरू पनि छन्, जस्तै कति डिग्री आवश्यक छ, अक्सिजनको कति सांद्रता आवश्यक छ, उच्च तापक्रम कति समय आवश्यक छ, आदि। यी हामीले अहिले विचार गरिरहेका कुराहरू होइनन्, ती धेरै विशिष्ट छन्।

गेट एन्ड पोलिको गठन:

तर यो अझै सकिएको छैन। SiO2 केवल एउटा धागोको बराबर हो, र वास्तविक गेट (Poly) अझै सुरु भएको छैन। त्यसैले हाम्रो अर्को चरण SiO2 मा पोलिसिलिकनको तह राख्नु हो (पोलिसिलिकन पनि एकल सिलिकन तत्वबाट बनेको हुन्छ, तर जालीको व्यवस्था फरक छ। मलाई नसोध्नुहोस् किन सब्सट्रेटले सिंगल क्रिस्टल सिलिकन प्रयोग गर्छ र गेटले पोलिसिलिकन प्रयोग गर्छ। सेमीकन्डक्टर फिजिक्स नामक एउटा पुस्तक छ। तपाईं यसको बारेमा जान्न सक्नुहुन्छ। यो लाजमर्दो छ~)। पोलि पनि CMOS मा एक धेरै महत्त्वपूर्ण लिङ्क हो, तर पोलिको घटक Si हो, र यो Si सब्सट्रेटसँग प्रत्यक्ष प्रतिक्रियाद्वारा उत्पन्न गर्न सकिँदैन जस्तै SiO2 बढ्दै। यसको लागि पौराणिक CVD (रासायनिक भाप निक्षेपण) आवश्यक पर्दछ, जुन भ्याकुममा रासायनिक रूपमा प्रतिक्रिया गर्नु र वेफरमा उत्पन्न वस्तुलाई अवक्षेपण गर्नु हो। यस उदाहरणमा, उत्पन्न पदार्थ पोलिसिलिकन हो, र त्यसपछि वेफरमा अवक्षेपण गरिन्छ (यहाँ मैले भन्नु पर्छ कि पोलि CVD द्वारा फर्नेस ट्यूबमा उत्पन्न हुन्छ, त्यसैले पोलिको उत्पादन शुद्ध CVD मेसिनद्वारा गरिएको हुँदैन)।

तर यस विधिबाट बनेको पोलिसिलिकन सम्पूर्ण वेफरमा अवक्षेपित हुनेछ, र वर्षा पछि यो यस्तो देखिन्छ।

 

पोलि र SiO2 को एक्सपोजर:

यस चरणमा, हामीले चाहेको ठाडो संरचना वास्तवमा बनेको छ, माथि पोली, तल SiO2 र तल सब्सट्रेट सहित। तर अब सम्पूर्ण वेफर यस्तो छ, र हामीलाई "नल" संरचना हुनको लागि केवल एक विशिष्ट स्थिति चाहिन्छ। त्यसैले सम्पूर्ण प्रक्रियामा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण चरण छ - एक्सपोजर।
हामीले पहिले वेफरको सतहमा फोटोरेसिस्टको तह फैलाउँछौं, र यो यस्तो बन्छ।

त्यसपछि परिभाषित मास्क (मास्कमा सर्किट ढाँचा परिभाषित गरिएको छ) यसमा राख्नुहोस्, र अन्तमा यसलाई एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्यको प्रकाशले विकिरण गर्नुहोस्। विकिरणित क्षेत्रमा फोटोरेजिस्ट सक्रिय हुनेछ। मास्कले अवरुद्ध गरेको क्षेत्र प्रकाश स्रोतले उज्यालो नभएकोले, फोटोरेजिस्टको यो टुक्रा सक्रिय हुँदैन।

सक्रिय फोटोरेसिस्टलाई विशेष रासायनिक तरल पदार्थले सजिलै धुन सकिने भएकोले, निष्क्रिय नगरिएको फोटोरेसिस्टलाई धुन नसकिने भएकोले, विकिरण पछि, सक्रिय फोटोरेसिस्टलाई धुन एक विशेष तरल पदार्थ प्रयोग गरिन्छ, र अन्तमा यो यस्तो हुन्छ, फोटोरेसिस्टलाई त्यहाँ छोडिन्छ जहाँ Poly र SiO2 राख्न आवश्यक छ, र फोटोरेसिस्टलाई त्यहाँ हटाउनु पर्छ जहाँ राख्न आवश्यक छैन।