Aliran prosés semikonduktor

Anjeun tiasa ngartos sanajan anjeun teu acan kantos diajar fisika atanapi matematika, tapi éta rada saderhana teuing sareng cocog pikeun pamula. Upami anjeun hoyong terang langkung seueur ngeunaan CMOS, anjeun kedah maca eusi edisi ieu, sabab ngan saatos ngartos aliran prosés (nyaéta, prosés produksi dioda) anjeun tiasa teras-terasan ngartos eusi ieu. Teras hayu urang diajar ngeunaan kumaha CMOS ieu dihasilkeun di perusahaan pengecoran dina edisi ieu (nyandak prosés non-canggih salaku conto, CMOS prosés canggih béda dina struktur sareng prinsip produksi).

Mimitina, anjeun kedah terang yén wafer anu didapet ku pabrik pengecoran ti supplier (wafer silikonsupplier) hiji-hiji, kalayan radius 200mm (8 incipabrik) atanapi 300mm (12 incipabrik). Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu, éta sabenerna sami sareng kueh ageung, anu urang sebut substrat.

Nanging, teu merenah pikeun urang ningalina sapertos kieu. Urang ningali ti handap ka luhur teras ningali pandangan cross-sectional, anu janten gambar ieu.

Salajengna, hayu urang tingali kumaha modél CMOS katingalina. Kusabab prosés anu saleresna meryogikeun rébuan léngkah, kuring bakal ngabahas léngkah-léngkah utama wafer 8 inci anu paling saderhana di dieu.

 

 

Nyieun Sumur jeung Lapisan Inversi:

Hartina, sumur éta diimplantasikeun kana substrat ku implantasi ion (Implantasi Ion, salajengna disebut imp). Upami anjeun hoyong ngadamel NMOS, anjeun kedah ngimplantasikeun sumur tipe-P. Upami anjeun hoyong ngadamel PMOS, anjeun kedah ngimplantasikeun sumur tipe-N. Pikeun genah anjeun, hayu urang candak NMOS salaku conto. Mesin implantasi ion ngimplantasikeun unsur tipe-P anu badé diimplantasikeun kana substrat dugi ka jerona anu khusus, teras manaskeunana dina suhu anu luhur dina tabung tungku pikeun ngaktipkeun ion-ion ieu sareng nyebarkeunana ka sakurilingna. Ieu ngalengkepan produksi sumur. Kieu rupana saatos produksi réngsé.

Saatos ngadamel sumur, aya léngkah-léngkah implantasi ion anu sanés, tujuanana nyaéta pikeun ngontrol ukuran arus saluran sareng tegangan ambang. Sadayana tiasa nyebatna lapisan inversi. Upami anjeun hoyong ngadamel NMOS, lapisan inversi diimplan ku ion tipe-P, sareng upami anjeun hoyong ngadamel PMOS, lapisan inversi diimplan ku ion tipe-N. Saatos implantasi, éta modél ieu.

Aya seueur eusi di dieu, sapertos énergi, sudut, konsentrasi ion nalika implantasi ion, jsb., anu henteu kalebet dina masalah ieu, sareng kuring yakin upami anjeun terang hal-hal éta, anjeun kedah janten jalmi jero, sareng anjeun kedah gaduh cara pikeun diajar éta.

 

Nyieun SiO2:

Silikon dioksida (SiO2, salajengna disebut oksida) bakal dijieun engké. Dina prosés produksi CMOS, aya seueur cara pikeun ngadamel oksida. Di dieu, SiO2 dianggo di handapeun gerbang, sareng ketebalanna langsung mangaruhan ukuran tegangan ambang sareng ukuran arus saluran. Ku alatan éta, kaseueuran pabrik milih metode oksidasi tabung tungku kalayan kualitas pangluhurna, kontrol ketebalan anu paling tepat, sareng keseragaman anu pangsaéna dina léngkah ieu. Nyatana, éta saderhana pisan, nyaéta, dina tabung tungku kalayan oksigén, suhu anu luhur dianggo pikeun ngamungkinkeun oksigén sareng silikon réaksi sacara kimia pikeun ngahasilkeun SiO2. Ku cara kieu, lapisan ipis SiO2 dihasilkeun dina permukaan Si, sapertos anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu.

Tangtosna, aya ogé seueur inpormasi khusus di dieu, sapertos sabaraha derajat anu diperyogikeun, sabaraha konsentrasi oksigén anu diperyogikeun, sabaraha lami suhu anu luhur diperyogikeun, jsb. Ieu sanés anu urang pertimbangkeun ayeuna, éta teuing khusus.

Pembentukan Poli tungtung gerbang:

Tapi tacan réngsé. SiO2 ngan saukur sarua jeung benang, jeung gerbang nu sabenerna (Poli) tacan dimimitian. Janten léngkah salajengna nyaéta neundeun lapisan polisilikon dina SiO2 (polisilikon ogé diwangun ku unsur silikon tunggal, tapi susunan kisi béda. Tong naroskeun ka abdi kunaon substrat nganggo silikon kristal tunggal sareng gerbang nganggo polisilikon. Aya buku anu judulna Fisika Semikonduktor. Anjeun tiasa diajar ngeunaan éta. Éta ngerakeun~). Poli ogé mangrupikeun tautan anu penting pisan dina CMOS, tapi komponén poli nyaéta Si, sareng éta henteu tiasa dihasilkeun ku réaksi langsung sareng substrat Si sapertos ngembangkeun SiO2. Ieu meryogikeun CVD (Deposisi Uap Kimia) anu legendaris, nyaéta réaksi kimia dina vakum sareng ngendapkeun objék anu dihasilkeun dina wafer. Dina conto ieu, zat anu dihasilkeun nyaéta polisilikon, teras diendapkeun dina wafer (di dieu abdi kedah nyarios yén poli dihasilkeun dina tabung tungku ku CVD, janten generasi poli henteu dilakukeun ku mesin CVD murni).

Tapi polisilikon anu kabentuk ku metode ieu bakal diendapkeun dina sakumna wafer, sareng katingalina sapertos kieu saatos diendapkeun.

 

Paparan Poli sareng SiO2:

Dina léngkah ieu, struktur vertikal anu urang pikahoyong parantos kabentuk, kalayan poli di luhur, SiO2 di handap, sareng substrat di handap. Tapi ayeuna sakabéh wafer sapertos kieu, sareng urang ngan ukur peryogi posisi khusus pikeun janten struktur "keran". Janten aya léngkah anu paling penting dina sakabéh prosés - paparan.
Mimitina urang nyebarkeun lapisan photoresist dina beungeut wafer, terus jadi kieu.

Teras pasang topéng anu tos ditetepkeun (pola sirkuitna parantos ditetepkeun dina topéng), teras pamungkas siram ku cahaya kalayan panjang gelombang anu khusus. Photoresist bakal diaktipkeun di daérah anu disinari. Kusabab daérah anu diblokir ku topéng henteu disinari ku sumber cahaya, potongan photoresist ieu henteu diaktipkeun.

Kusabab photoresist anu diaktipkeun gampang pisan dikumbah ku cairan kimia anu khusus, sedengkeun photoresist anu teu diaktipkeun teu tiasa dikumbah, saatos iradiasi, cairan khusus dianggo pikeun ngumbah photoresist anu diaktipkeun, sareng pamustunganana janten sapertos kieu, nyésakeun photoresist dimana Poli sareng SiO2 kedah ditahan, sareng miceun photoresist dimana henteu kedah ditahan.