Você pode entendê-lo mesmo que nunca tenha estudado física ou matemática, mas é um pouco simples demais e adequado para iniciantes. Se quiser saber mais sobre CMOS, leia o conteúdo desta edição, pois somente depois de entender o fluxo do processo (ou seja, o processo de produção do diodo) você poderá prosseguir com a compreensão do conteúdo a seguir. Vamos então aprender como este CMOS é produzido na fundição nesta edição (tomando como exemplo um processo não avançado, o CMOS de processo avançado é diferente em estrutura e princípio de produção).
Em primeiro lugar, você deve saber que os wafers que a fundição recebe do fornecedor (wafer de silíciofornecedor) são um por um, com um raio de 200 mm (8 polegadasfábrica) ou 300 mm (12 polegadasfábrica). Como mostrado na figura abaixo, ele é na verdade semelhante a um grande bolo, que chamamos de substrato.
No entanto, não é conveniente para nós olharmos dessa forma. Olhamos de baixo para cima e observamos a vista em corte transversal, que se torna a figura a seguir.
A seguir, vamos ver como o modelo CMOS se apresenta. Como o processo em si requer milhares de etapas, falarei aqui sobre as principais etapas do wafer mais simples de 8 polegadas.
Criação de Poço e Camada de Inversão:
Ou seja, o poço é implantado no substrato por implantação iônica (Implantação Iônica, doravante denominada imp). Se você quiser produzir NMOS, precisará implantar poços do tipo P. Se você quiser produzir PMOS, precisará implantar poços do tipo N. Para sua conveniência, vamos usar o NMOS como exemplo. A máquina de implantação iônica implanta os elementos do tipo P a serem implantados no substrato a uma profundidade específica e, em seguida, os aquece em alta temperatura no tubo do forno para ativar esses íons e difundi-los. Isso conclui a produção do poço. É assim que ele fica após a conclusão da produção.
Após a construção do poço, há outras etapas de implantação de íons, cujo objetivo é controlar o tamanho da corrente do canal e a tensão limite. Todos podem chamá-la de camada de inversão. Se você quiser criar um NMOS, a camada de inversão é implantada com íons do tipo P, e se você quiser criar um PMOS, a camada de inversão é implantada com íons do tipo N. Após a implantação, o modelo é o seguinte.
Há muitos conteúdos aqui, como energia, ângulo, concentração de íons durante a implantação iônica, etc., que não estão incluídos nesta edição, e acredito que se você sabe dessas coisas, você deve ser um insider e deve ter uma maneira de aprendê-las.
Produção de SiO2:
O dióxido de silício (SiO₂, doravante denominado óxido) será produzido posteriormente. No processo de produção CMOS, existem diversas maneiras de produzir óxido. Aqui, o SiO₂ é usado sob a porta, e sua espessura afeta diretamente o tamanho da tensão de limiar e o tamanho da corrente do canal. Portanto, a maioria das fundições escolhe o método de oxidação em tubo de forno com a mais alta qualidade, o controle de espessura mais preciso e a melhor uniformidade nesta etapa. Na verdade, é muito simples, ou seja, em um tubo de forno com oxigênio, a alta temperatura é usada para permitir que o oxigênio e o silício reajam quimicamente para gerar SiO₂. Dessa forma, uma fina camada de SiO₂ é gerada na superfície do silício, como mostrado na figura abaixo.
Claro, também há muitas informações específicas aqui, como quantos graus são necessários, quanta concentração de oxigênio é necessária, quanto tempo a alta temperatura é necessária, etc. Não é isso que estamos considerando agora, pois são muito específicas.
Formação da extremidade do portão Poly:
Mas ainda não acabou. SiO2 é apenas equivalente a um fio, e a porta real (Poly) ainda não começou. Então, nosso próximo passo é colocar uma camada de polissilício sobre SiO2 (o polissilício também é composto por um único elemento de silício, mas o arranjo da rede é diferente. Não me pergunte por que o substrato usa silício monocristalino e a porta usa polissilício. Existe um livro chamado Física de Semicondutores. Você pode aprender sobre ele. É constrangedor~). O poli também é um elo muito crítico no CMOS, mas o componente do poli é o Si, e ele não pode ser gerado por reação direta com o substrato de Si como o crescimento de SiO2. Isso requer o lendário CVD (Deposição Química de Vapor), que é reagir quimicamente no vácuo e precipitar o objeto gerado no wafer. Neste exemplo, a substância gerada é o polissilício, que depois é precipitado no wafer (aqui devo dizer que o poli é gerado em um tubo de forno por CVD, então a geração de poli não é feita por uma máquina de CVD pura).
Mas o polissilício formado por esse método será precipitado em todo o wafer, e ficará assim após a precipitação.
Exposição de Poli e SiO2:
Nesta etapa, a estrutura vertical que queremos já foi formada, com o policarbonato na parte superior, o SiO2 na parte inferior e o substrato na parte inferior. Mas agora todo o wafer está assim, e precisamos apenas de uma posição específica para ser a estrutura de "torneira". Portanto, temos a etapa mais crítica de todo o processo: a exposição.
Primeiro espalhamos uma camada de fotorresistência na superfície do wafer, e ele fica assim.
Em seguida, coloque a máscara definida (o padrão do circuito foi definido na máscara) sobre ela e, por fim, irradie-a com luz de um comprimento de onda específico. A fotorresistência será ativada na área irradiada. Como a área bloqueada pela máscara não é iluminada pela fonte de luz, esta peça de fotorresistência não é ativada.
Como a fotorresistência ativada é particularmente fácil de ser removida por um líquido químico específico, enquanto a fotorresistência não ativada não pode ser removida, após a irradiação, um líquido específico é usado para remover a fotorresistência ativada e, finalmente, fica assim, deixando a fotorresistência onde o Poli e o SiO2 precisam ser retidos, e removendo a fotorresistência onde ela não precisa ser retida.
Horário da publicação: 23/08/2024