Możesz to zrozumieć nawet jeśli nigdy nie studiowałeś fizyki ani matematyki, ale jest to nieco zbyt proste i odpowiednie dla początkujących. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o technologii CMOS, koniecznie przeczytaj ten numer, ponieważ dopiero po zrozumieniu przebiegu procesu (czyli procesu produkcji diody) będziesz mógł kontynuować lekturę. Następnie, w tym numerze, dowiesz się, jak ten CMOS jest produkowany w odlewni (biorąc za przykład proces niezaawansowany, CMOS w procesie zaawansowanym różni się strukturą i zasadą produkcji).
Przede wszystkim należy wiedzieć, że wafle, które odlewnia otrzymuje od dostawcy (płytka krzemowadostawcy) są wysyłane pojedynczo, z promieniem 200 mm (8 califabryczna) lub 300 mm (12 cali(fabryki). Jak pokazano na poniższym rysunku, w rzeczywistości przypomina on duży placek, który nazywamy podłożem.
Jednak nie jest nam wygodnie patrzeć na to w ten sposób. Patrzymy od dołu do góry i przyglądamy się widokowi przekroju, który przedstawia poniższy rysunek.
Teraz zobaczmy, jak wygląda model CMOS. Ponieważ sam proces wymaga tysięcy kroków, omówię tutaj główne kroki najprostszego 8-calowego wafla.
Tworzenie studni i warstwy inwersyjnej:
Oznacza to, że studzienka jest implantowana w podłoże metodą implantacji jonowej (Implantacja Jonowa, zwana dalej imp). Aby wytworzyć NMOS, należy wszczepić studzienki typu P. Aby wytworzyć PMOS, należy wszczepić studzienki typu N. Dla wygody rozważmy przykład NMOS. Urządzenie do implantacji jonowej implantuje elementy typu P w podłoże na określoną głębokość, a następnie podgrzewa je w wysokiej temperaturze w piecu rurowym, aby aktywować jony i rozproszyć je. Na tym kończy się produkcja studzienki. Tak wygląda ona po zakończeniu produkcji.
Po wykonaniu odwiertu następują kolejne etapy implantacji jonów, których celem jest kontrola wielkości prądu w kanale i napięcia progowego. Każdy może nazwać to warstwą inwersyjną. Jeśli chcesz uzyskać NMOS, warstwa inwersyjna jest implantowana jonami typu P, a jeśli chcesz uzyskać PMOS, warstwa inwersyjna jest implantowana jonami typu N. Po implantacji wygląda to następująco.
Jest tu wiele treści, takich jak energia, kąt, stężenie jonów podczas implantacji jonów itd., które nie zostały omówione w tym wydaniu. Uważam, że jeśli wiesz te rzeczy, musisz być wtajemniczony i musisz mieć sposób, aby się ich nauczyć.
Wytwarzanie SiO2:
Dwutlenek krzemu (SiO₂, zwany dalej tlenkiem) zostanie wytworzony później. W procesie produkcji matryc CMOS istnieje wiele sposobów wytwarzania tlenku. W tym przypadku SiO₂ jest stosowany pod bramką, a jego grubość bezpośrednio wpływa na wartość napięcia progowego i wartość prądu w kanale. Dlatego większość odlewni wybiera metodę utleniania rur piecowych o najwyższej jakości, najdokładniejszej kontroli grubości i najlepszej jednorodności na tym etapie. W rzeczywistości jest to bardzo proste: w rurze pieca z tlenem stosuje się wysoką temperaturę, aby umożliwić reakcję chemiczną tlenu i krzemu, tworząc SiO₂. W ten sposób na powierzchni krzemu powstaje cienka warstwa SiO₂, jak pokazano na poniższym rysunku.
Oczywiście jest tu też sporo szczegółowych informacji, na przykład ile stopni jest potrzebnych, jakie stężenie tlenu jest potrzebne, jak długo ma trwać wysoka temperatura itd. Nie o tym teraz myślimy, są one zbyt szczegółowe.
Formacja końca bramki Poly:
Ale to jeszcze nie koniec. SiO2 to po prostu odpowiednik nici, a prawdziwa bramka (Poly) jeszcze się nie rozpoczęła. Naszym następnym krokiem jest więc nałożenie warstwy polikrzemu na SiO2 (polikrzem również składa się z pojedynczego elementu krzemu, ale układ sieci jest inny. Nie pytajcie mnie, dlaczego podłoże wykorzystuje monokrystaliczny krzem, a bramka polikrzem. Jest książka zatytułowana „Fizyka półprzewodników”. Możecie się o tym dowiedzieć. To wstyd~). Polikrzem jest również bardzo ważnym ogniwem w technologii CMOS, ale jego składnikiem jest Si, którego nie da się wytworzyć w bezpośredniej reakcji z podłożem Si, jak w przypadku hodowania SiO2. Wymaga to legendarnego CVD (chemicznego osadzania z fazy gazowej), które polega na reakcji chemicznej w próżni i wytrąceniu wygenerowanego obiektu na waflu. W tym przykładzie wytworzoną substancją jest polikrzem, który następnie wytrąca się na płytce (tu muszę zaznaczyć, że polikrzem powstaje w rurze pieca metodą CVD, więc wytwarzanie polikrzemu nie odbywa się na czystej maszynie CVD).
Jednak polikrzem powstały tą metodą wytrąci się na całej powierzchni wafla i po wytrąceniu będzie wyglądał tak.
Ekspozycja na poli i SiO2:
Na tym etapie uformowaliśmy już pożądaną strukturę pionową, z polietylenem na górze, SiO2 na dole i podłożem na dole. Teraz jednak cały wafel wygląda tak, a my potrzebujemy tylko konkretnej pozycji, aby utworzyć strukturę „kranu”. Pozostaje więc najważniejszy etap całego procesu – naświetlanie.
Najpierw nanosimy warstwę fotorezystu na powierzchnię płytki i wygląda ona tak.
Następnie nałóż na nią zdefiniowaną maskę (wzór obwodu został zdefiniowany na masce), a następnie naświetl ją światłem o określonej długości fali. Fotorezyst zostanie aktywowany w naświetlanym obszarze. Ponieważ obszar zasłonięty maską nie jest oświetlany przez źródło światła, ten fragment fotorezystu nie ulega aktywacji.
Ponieważ aktywowany fotorezyst jest szczególnie łatwy do zmycia za pomocą specjalnego płynu chemicznego, podczas gdy nieaktywowanego fotorezystu nie można zmyć, po napromieniowaniu stosuje się specjalny płyn, aby zmyć aktywowany fotorezyst, co ostatecznie powoduje taki sam efekt, pozostawiając fotorezyst tam, gdzie powinny pozostać Poly i SiO2, a usuwając fotorezyst tam, gdzie nie musi być zachowany.
Czas publikacji: 23-08-2024