Вы поймете это, даже если никогда не изучали физику или математику, но это немного слишком просто и подходит для начинающих. Если вы хотите узнать больше о CMOS, вам нужно прочитать содержание этого выпуска, потому что только после понимания технологического процесса (то есть процесса производства диода) вы сможете продолжить понимание следующего материала. Итак, давайте узнаем, как производится этот CMOS на литейном предприятии (возьмем в качестве примера нетехнологичный процесс, CMOS, изготовленный по технологическому процессу, отличается по структуре и принципу производства).
Прежде всего, вы должны знать, что кремниевые пластины, которые литейный завод получает от поставщика (кремниевая пластинапоставщик) по одному, радиусом 200 мм (8 дюймовзавод) или 300 мм (12 дюймовфабрика). Как показано на рисунке ниже, это фактически похоже на большой пирог, который мы называем субстратом.
Однако нам неудобно рассматривать это таким образом. Мы посмотрим снизу вверх и рассмотрим поперечный разрез, который выглядит следующим образом.
Далее давайте посмотрим, как выглядит модель CMOS. Поскольку реальный процесс включает тысячи шагов, я расскажу здесь об основных этапах работы с простейшей 8-дюймовой пластиной.
Формирование колодца и инверсионного слоя:
То есть, яма имплантируется в подложку методом ионной имплантации (далее – ионная имплантация). Для создания NMOS-транзисторов необходимо имплантировать ямы P-типа. Для создания PMOS-транзисторов необходимо имплантировать ямы N-типа. Для удобства рассмотрим в качестве примера NMOS-транзисторы. Установка ионной имплантации имплантирует элементы P-типа в подложку на определенную глубину, а затем нагревает их при высокой температуре в печной трубке для активации ионов и их диффузии. Это завершает процесс создания ямы. Вот как это выглядит после завершения процесса.
После создания лунки следуют другие этапы ионной имплантации, целью которых является контроль величины тока канала и порогового напряжения. Все называют это инверсионным слоем. Если вы хотите создать NMOS-транзистор, инверсионный слой имплантируется ионами P-типа, а если вы хотите создать PMOS-транзистор, инверсионный слой имплантируется ионами N-типа. После имплантации происходит следующее.
Здесь содержится много информации, например, об энергии, угле, концентрации ионов во время ионной имплантации и т. д., которая не включена в этот выпуск, и я считаю, что если вы знаете эти вещи, вы, должно быть, инсайдер, и у вас должен быть способ их изучить.
Производство SiO2:
Диоксид кремния (SiO2, далее именуемый оксидом) будет получен позже. В процессе производства КМОП-транзисторов существует множество способов получения оксида. Здесь SiO2 используется под затвором, и его толщина напрямую влияет на величину порогового напряжения и величину тока канала. Поэтому большинство литейных предприятий выбирают метод оксидирования в печи, обеспечивающий высочайшее качество, наиболее точный контроль толщины и наилучшую однородность на этом этапе. На самом деле, это очень просто: в печи с кислородом используется высокая температура, позволяющая кислороду и кремнию вступать в химическую реакцию с образованием SiO2. Таким образом, на поверхности кремния образуется тонкий слой SiO2, как показано на рисунке ниже.
Конечно, здесь также много специфической информации, например, сколько градусов необходимо, какая концентрация кислорода необходима, как долго должна поддерживаться высокая температура и т. д. Сейчас мы это не рассматриваем, это слишком специфично.
Формирование концевого полимера затвора:
Но это еще не конец. SiO2 — это всего лишь нить, и настоящий затвор (поликристаллический кремний) еще не создан. Поэтому наш следующий шаг — нанесение слоя поликристаллического кремния на SiO2 (поликристаллический кремний также состоит из одного элемента кремния, но кристаллическая решетка у него другая. Не спрашивайте меня, почему в подложке используется монокристаллический кремний, а в затворе — поликристаллический кремний. Есть книга под названием «Физика полупроводников». Вы можете узнать об этом. Это немного неловко~). Поликристаллический кремний также является очень важным звеном в CMOS-технологии, но компонентом поликристаллического кремния является кремний, и его нельзя получить путем прямой реакции с кремниевой подложкой, как, например, выращивание SiO2. Для этого требуется легендарный метод CVD (химическое осаждение из паровой фазы), который заключается в химической реакции в вакууме и осаждении полученного объекта на подложке. В этом примере полученным веществом является поликристаллический кремний, который затем осаждается на подложке (здесь я должен сказать, что поликристаллический кремний генерируется в печи методом CVD, поэтому генерация поликристаллического кремния осуществляется не с помощью чисто CVD-установки).
Но поликремний, образованный этим методом, будет осаждаться по всей поверхности пластины, и после осаждения он выглядит вот так.
Воздействие поликристаллического кремния и диоксида кремния:
На этом этапе уже сформирована желаемая вертикальная структура: сверху — поликристаллический кремний, снизу — диоксид кремния, а снизу — подложка. Но теперь вся пластина выглядит вот так, и нам нужно лишь определить определенное место, которое будет служить «краном». Таким образом, это самый важный этап во всем процессе — экспонирование.
Сначала мы наносим слой фоторезиста на поверхность подложки, и она выглядит вот так.
Затем нанесите на него заданную маску (на которой уже определен рисунок схемы) и, наконец, облучите его светом определенной длины волны. Фоторезист активируется в облученной области. Поскольку область, закрытая маской, не освещается источником света, этот участок фоторезиста не активируется.
Поскольку активированный фоторезист особенно легко смывается специальной химической жидкостью, в то время как неактивированный фоторезист смыть невозможно, после облучения используется специальная жидкость для удаления активированного фоторезиста, и в итоге получается следующее: фоторезист остается там, где необходимо сохранить поликристаллический и диоксид кремния, а там, где его сохранение не требуется, фоторезист удаляется.
Дата публикации: 23 августа 2024 г.