సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియ ప్రవాహం

మీరు భౌతిక శాస్త్రం లేదా గణితం ఎప్పుడూ చదవకపోయినా కూడా మీరు దానిని అర్థం చేసుకోవచ్చు, కానీ ఇది కొంచెం చాలా సులభం మరియు ప్రారంభకులకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. మీరు CMOS గురించి మరింత తెలుసుకోవాలనుకుంటే, మీరు ఈ సంచికలోని కంటెంట్‌ను చదవాలి, ఎందుకంటే ప్రక్రియ ప్రవాహాన్ని (అంటే, డయోడ్ యొక్క ఉత్పత్తి ప్రక్రియ) అర్థం చేసుకున్న తర్వాత మాత్రమే మీరు ఈ క్రింది కంటెంట్‌ను అర్థం చేసుకోవడం కొనసాగించగలరు. అప్పుడు ఈ సంచికలో ఫౌండ్రీ కంపెనీలో ఈ CMOS ఎలా ఉత్పత్తి చేయబడుతుందో తెలుసుకుందాం (ఉదాహరణకు అధునాతన ప్రక్రియను తీసుకుంటే, అధునాతన ప్రక్రియ యొక్క CMOS నిర్మాణం మరియు ఉత్పత్తి సూత్రంలో భిన్నంగా ఉంటుంది).

ముందుగా, ఫౌండ్రీ సరఫరాదారు నుండి పొందే వేఫర్‌లు (సిలికాన్ వేఫర్సరఫరాదారు) ఒక్కొక్కటిగా, 200mm వ్యాసార్థంతో (8-అంగుళాలుఫ్యాక్టరీ) లేదా 300mm (12-అంగుళాలుఫ్యాక్టరీ). క్రింద చూపిన చిత్రంలో చూపిన విధంగా, ఇది వాస్తవానికి ఒక పెద్ద కేక్‌ను పోలి ఉంటుంది, దీనిని మనం ఉపరితలం అని పిలుస్తాము.

అయితే, దీనిని ఈ విధంగా చూడటం మాకు సౌకర్యంగా లేదు. మనం కింది నుండి పైకి చూసి క్రాస్-సెక్షనల్ వ్యూను చూస్తాము, అది క్రింది చిత్రంగా మారుతుంది.

తరువాత, CMOS మోడల్ ఎలా కనిపిస్తుందో చూద్దాం. వాస్తవ ప్రక్రియకు వేల దశలు అవసరం కాబట్టి, నేను ఇక్కడ సరళమైన 8-అంగుళాల వేఫర్ యొక్క ప్రధాన దశల గురించి మాట్లాడుతాను.

 

 

బావిని తయారు చేయడం మరియు విలోమ పొర:

అంటే, బావిని అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి అమర్చుతారు (అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్, ఇకపై ఇంప్ అని పిలుస్తారు). మీరు NMOS చేయాలనుకుంటే, మీరు P-రకం బావులను ఇంప్లాంట్ చేయాలి. మీరు PMOS చేయాలనుకుంటే, మీరు N-రకం బావులను ఇంప్లాంట్ చేయాలి. మీ సౌలభ్యం కోసం, NMOS ను ఉదాహరణగా తీసుకుందాం. అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ యంత్రం సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి అమర్చాల్సిన P-రకం మూలకాలను ఒక నిర్దిష్ట లోతు వరకు ఇంప్లాంట్ చేస్తుంది, ఆపై ఈ అయాన్‌లను సక్రియం చేయడానికి మరియు వాటిని చుట్టూ వ్యాప్తి చేయడానికి ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లోని అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాటిని వేడి చేస్తుంది. ఇది బావి ఉత్పత్తిని పూర్తి చేస్తుంది. ఉత్పత్తి పూర్తయిన తర్వాత ఇది ఇలా కనిపిస్తుంది.

బావిని తయారు చేసిన తర్వాత, ఇతర అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ దశలు ఉన్నాయి, దీని ఉద్దేశ్యం ఛానల్ కరెంట్ మరియు థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ పరిమాణాన్ని నియంత్రించడం. ప్రతి ఒక్కరూ దీనిని ఇన్వర్షన్ లేయర్ అని పిలుస్తారు. మీరు NMOS ను తయారు చేయాలనుకుంటే, ఇన్వర్షన్ లేయర్ P- రకం అయాన్లతో అమర్చబడుతుంది మరియు మీరు PMOS ను తయారు చేయాలనుకుంటే, ఇన్వర్షన్ లేయర్ N- రకం అయాన్లతో అమర్చబడుతుంది. ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత, ఇది క్రింది మోడల్.

ఇక్కడ చాలా విషయాలు ఉన్నాయి, అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ సమయంలో శక్తి, కోణం, అయాన్ గాఢత మొదలైనవి ఈ సంచికలో చేర్చబడలేదు మరియు మీరు ఆ విషయాలు తెలుసుకుంటే, మీరు అంతర్గత వ్యక్తి అయి ఉండాలి మరియు వాటిని నేర్చుకోవడానికి మీకు ఒక మార్గం ఉండాలి అని నేను నమ్ముతున్నాను.

 

SiO2 తయారీ:

సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2, ఇకపై ఆక్సైడ్ అని పిలుస్తారు) తరువాత తయారు చేయబడుతుంది. CMOS ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, ఆక్సైడ్‌ను తయారు చేయడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి. ఇక్కడ, SiO2 ను గేట్ కింద ఉపయోగిస్తారు మరియు దాని మందం నేరుగా థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ పరిమాణం మరియు ఛానల్ కరెంట్ పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. అందువల్ల, చాలా ఫౌండరీలు ఈ దశలో అత్యధిక నాణ్యత, అత్యంత ఖచ్చితమైన మందం నియంత్రణ మరియు ఉత్తమ ఏకరూపతతో ఫర్నేస్ ట్యూబ్ ఆక్సీకరణ పద్ధతిని ఎంచుకుంటాయి. వాస్తవానికి, ఇది చాలా సులభం, అంటే, ఆక్సిజన్ ఉన్న ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లో, ఆక్సిజన్ మరియు సిలికాన్ రసాయనికంగా స్పందించి SiO2 ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అధిక ఉష్ణోగ్రతను ఉపయోగిస్తారు. ఈ విధంగా, క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా, Si ఉపరితలంపై SiO2 యొక్క పలుచని పొర ఉత్పత్తి అవుతుంది.

అయితే, ఇక్కడ ఎన్ని డిగ్రీలు అవసరం, ఎంత ఆక్సిజన్ సాంద్రత అవసరం, అధిక ఉష్ణోగ్రత ఎంతకాలం అవసరం మొదలైన నిర్దిష్ట సమాచారం కూడా చాలా ఉంది. ఇవి మనం ఇప్పుడు పరిశీలిస్తున్నవి కావు, అవి చాలా నిర్దిష్టమైనవి.

గేట్ ఎండ్ పాలీ నిర్మాణం:

కానీ అది ఇంకా ముగియలేదు. SiO2 అనేది ఒక థ్రెడ్‌కు సమానం, మరియు నిజమైన గేట్ (పాలీ) ఇంకా ప్రారంభం కాలేదు. కాబట్టి మన తదుపరి దశ SiO2 పై పాలీసిలికాన్ పొరను వేయడం (పాలీసిలికాన్ కూడా ఒకే సిలికాన్ మూలకంతో కూడి ఉంటుంది, కానీ లాటిస్ అమరిక భిన్నంగా ఉంటుంది. సబ్‌స్ట్రేట్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్‌ను ఎందుకు ఉపయోగిస్తుందో మరియు గేట్ పాలీసిలికాన్‌ను ఎందుకు ఉపయోగిస్తుందో నన్ను అడగవద్దు. సెమీకండక్టర్ ఫిజిక్స్ అనే పుస్తకం ఉంది. మీరు దాని గురించి తెలుసుకోవచ్చు. ఇది ఇబ్బందికరంగా ఉంది~). CMOSలో పాలీ కూడా చాలా కీలకమైన లింక్, కానీ పాలీ యొక్క భాగం Si, మరియు SiO2ని పెంచడం వంటి Si సబ్‌స్ట్రేట్‌తో ప్రత్యక్ష ప్రతిచర్య ద్వారా దీనిని ఉత్పత్తి చేయలేము. దీనికి పురాణ CVD (రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ) అవసరం, ఇది వాక్యూమ్‌లో రసాయనికంగా స్పందించి ఉత్పత్తి చేయబడిన వస్తువును వేఫర్‌పై అవక్షేపించడం. ఈ ఉదాహరణలో, ఉత్పత్తి చేయబడిన పదార్థం పాలీసిలికాన్, ఆపై వేఫర్‌పై అవక్షేపించబడుతుంది (ఇక్కడ పాలీ CVD ద్వారా ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లో ఉత్పత్తి అవుతుందని నేను చెప్పాలి, కాబట్టి పాలీ ఉత్పత్తి స్వచ్ఛమైన CVD యంత్రం ద్వారా జరగదు).

కానీ ఈ పద్ధతి ద్వారా ఏర్పడిన పాలీసిలికాన్ మొత్తం పొరపై అవక్షేపించబడుతుంది మరియు అవపాతం తర్వాత ఇది ఇలా కనిపిస్తుంది.

 

పాలీ మరియు SiO2 ఎక్స్‌పోజర్:

ఈ దశలో, మనకు కావలసిన నిలువు నిర్మాణం వాస్తవానికి ఏర్పడింది, పైన పాలీ, దిగువన SiO2 మరియు దిగువన ఉపరితలం ఉన్నాయి. కానీ ఇప్పుడు మొత్తం వేఫర్ ఇలా ఉంది మరియు "కుళాయి" నిర్మాణంగా ఉండటానికి మనకు ఒక నిర్దిష్ట స్థానం మాత్రమే అవసరం. కాబట్టి మొత్తం ప్రక్రియలో అత్యంత కీలకమైన దశ ఉంది - ఎక్స్‌పోజర్.
మనం ముందుగా వేఫర్ ఉపరితలంపై ఫోటోరెసిస్ట్ పొరను వ్యాప్తి చేస్తాము మరియు అది ఇలా అవుతుంది.

తరువాత దానిపై నిర్వచించిన మాస్క్‌ను (మాస్క్‌పై సర్క్యూట్ నమూనా నిర్వచించబడింది) ఉంచండి మరియు చివరికి దానిని ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతితో వికిరణం చేయండి. వికిరణం చేయబడిన ప్రాంతంలో ఫోటోరెసిస్ట్ సక్రియం అవుతుంది. మాస్క్ ద్వారా నిరోధించబడిన ప్రాంతం కాంతి మూలం ద్వారా ప్రకాశించబడనందున, ఈ ఫోటోరెసిస్ట్ భాగం సక్రియం చేయబడదు.

యాక్టివేట్ చేయబడిన ఫోటోరెసిస్ట్‌ను నిర్దిష్ట రసాయన ద్రవం ద్వారా సులభంగా కడిగివేయవచ్చు, యాక్టివేట్ చేయని ఫోటోరెసిస్ట్‌ను కడిగివేయలేము కాబట్టి, రేడియేషన్ తర్వాత, యాక్టివేట్ చేయబడిన ఫోటోరెసిస్ట్‌ను కడిగివేయడానికి ఒక నిర్దిష్ట ద్రవాన్ని ఉపయోగిస్తారు మరియు చివరకు అది ఇలా అవుతుంది, పాలీ మరియు SiO2 నిలుపుకోవాల్సిన చోట ఫోటోరెసిస్ట్‌ను వదిలివేస్తుంది మరియు నిలుపుకోవలసిన అవసరం లేని చోట ఫోటోరెసిస్ట్‌ను తొలగిస్తుంది.