Maiintindihan mo ito kahit hindi ka pa nakapag-aral ng pisika o matematika, ngunit medyo napakasimple nito at angkop para sa mga nagsisimula. Kung gusto mong matuto nang higit pa tungkol sa CMOS, kailangan mong basahin ang nilalaman ng isyung ito, dahil pagkatapos mo lamang maunawaan ang daloy ng proseso (ibig sabihin, ang proseso ng produksyon ng diode) saka mo pa lamang maipagpapatuloy ang pag-unawa sa sumusunod na nilalaman. Pagkatapos, alamin natin kung paano ginagawa ang CMOS na ito sa kumpanya ng pandayan sa isyung ito (halimbawa, ang CMOS ng advanced process ay magkaiba sa istruktura at prinsipyo ng produksyon).
Una sa lahat, dapat mong malaman na ang mga wafer na nakukuha ng pandayan mula sa supplier (wafer na silikonsupplier) ay isa-isa, na may radius na 200mm (8-pulgadapabrika) o 300mm (12-pulgadapabrika). Gaya ng ipinapakita sa pigura sa ibaba, ito ay talagang katulad ng isang malaking cake, na tinatawag nating substrate.
Gayunpaman, hindi ito maginhawa para sa atin na tingnan ito sa ganitong paraan. Titingnan natin mula sa ibaba pataas at titingnan ang cross-sectional view, na siyang magiging sumusunod na pigura.
Susunod, tingnan natin kung paano lumilitaw ang modelo ng CMOS. Dahil ang aktwal na proseso ay nangangailangan ng libu-libong hakbang, tatalakayin ko rito ang mga pangunahing hakbang ng pinakasimpleng 8-pulgadang wafer.
Paggawa ng Well at Inversion Layer:
Ibig sabihin, ang balon ay itinatanim sa substrate sa pamamagitan ng ion implantation (Ion Implantation, na tatawaging imp mula rito). Kung gusto mong gumawa ng NMOS, kailangan mong magtanim ng mga P-type na balon. Kung gusto mong gumawa ng PMOS, kailangan mong magtanim ng mga N-type na balon. Para sa iyong kaginhawahan, kunin nating halimbawa ang NMOS. Itinatanim ng ion implantation machine ang mga elementong P-type na itatanim sa substrate sa isang partikular na lalim, at pagkatapos ay iniinit ang mga ito sa mataas na temperatura sa tubo ng pugon upang i-activate ang mga ion na ito at ikalat ang mga ito sa paligid. Kinukumpleto nito ang produksyon ng balon. Ganito ang hitsura nito pagkatapos makumpleto ang produksyon.
Pagkatapos gawin ang balon, may iba pang mga hakbang sa pagtatanim ng ion, na ang layunin ay kontrolin ang laki ng kasalukuyang channel at boltahe ng threshold. Maaaring tawagin itong inversion layer ng lahat. Kung gusto mong gumawa ng NMOS, ang inversion layer ay nilagyan ng mga P-type ion, at kung gusto mong gumawa ng PMOS, ang inversion layer ay nilagyan ng mga N-type ion. Pagkatapos ng pagtatanim, ang sumusunod na modelo ang gagamitin.
Maraming nilalaman dito, tulad ng enerhiya, anggulo, konsentrasyon ng ion habang inilalagay ang ion, atbp., na hindi kasama sa isyung ito, at naniniwala ako na kung alam mo ang mga bagay na iyon, dapat ay isa kang tagaloob, at dapat ay mayroon kang paraan upang matutunan ang mga ito.
Paggawa ng SiO2:
Ang silicon dioxide (SiO2, na tatawaging oxide) ay gagawin mamaya. Sa proseso ng produksyon ng CMOS, maraming paraan para makagawa ng oxide. Dito, ginagamit ang SiO2 sa ilalim ng gate, at ang kapal nito ay direktang nakakaapekto sa laki ng threshold voltage at laki ng channel current. Samakatuwid, karamihan sa mga foundry ay pumipili ng paraan ng oksihenasyon ng furnace tube na may pinakamataas na kalidad, pinakatumpak na pagkontrol ng kapal, at pinakamahusay na pagkakapareho sa hakbang na ito. Sa katunayan, napakasimple nito, ibig sabihin, sa isang furnace tube na may oxygen, ginagamit ang mataas na temperatura upang pahintulutan ang oxygen at silicon na mag-react nang kemikal upang makabuo ng SiO2. Sa ganitong paraan, isang manipis na layer ng SiO2 ang nabubuo sa ibabaw ng Si, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba.
Siyempre, marami ring espesipikong impormasyon dito, tulad ng kung ilang digri ang kailangan, gaano karaming konsentrasyon ng oxygen ang kailangan, gaano katagal kailangan ang mataas na temperatura, atbp. Hindi ito ang ating isinasaalang-alang ngayon, masyadong espesipiko ang mga iyon.
Pagbuo ng gate end Poly:
Pero hindi pa ito tapos. Ang SiO2 ay katumbas lamang ng isang sinulid, at ang tunay na gate (Poly) ay hindi pa nagsisimula. Kaya ang susunod nating hakbang ay ang paglalagay ng isang patong ng polysilicon sa SiO2 (ang polysilicon ay binubuo rin ng isang elemento ng silicon, ngunit ang pagkakaayos ng lattice ay iba. Huwag mo akong tanungin kung bakit ang substrate ay gumagamit ng single crystal silicon at ang gate ay gumagamit ng polysilicon. May isang libro na tinatawag na Semiconductor Physics. Maaari mo itong matutunan. Nakakahiya~). Ang Poly ay isa ring napakahalagang link sa CMOS, ngunit ang bahagi ng poly ay Si, at hindi ito maaaring mabuo sa pamamagitan ng direktang reaksyon sa Si substrate tulad ng pagpapalago ng SiO2. Nangangailangan ito ng maalamat na CVD (Chemical Vapor Deposition), na kung saan ay ang kemikal na reaksyon sa isang vacuum at i-precipitate ang nabuong bagay sa wafer. Sa halimbawang ito, ang nabuong substansiya ay polysilicon, at pagkatapos ay i-precipitate sa wafer (dito kailangan kong sabihin na ang poly ay nabubuo sa isang furnace tube sa pamamagitan ng CVD, kaya ang pagbuo ng poly ay hindi ginagawa ng isang purong CVD machine).
Ngunit ang polysilicon na mabubuo sa pamamagitan ng pamamaraang ito ay mamumuo sa buong wafer, at ganito ang hitsura nito pagkatapos ng presipitasyon.
Pagkakalantad ng Poly at SiO2:
Sa hakbang na ito, ang patayong istrukturang gusto natin ay nabuo na, na may poly sa itaas, SiO2 sa ilalim, at ang substrate sa ilalim. Ngunit ngayon ang buong wafer ay ganito na, at kailangan na lang natin ng isang partikular na posisyon para maging istrukturang "gripo". Kaya nariyan ang pinakamahalagang hakbang sa buong proseso - ang pagkakalantad.
Una naming ikinakalat ang isang patong ng photoresist sa ibabaw ng wafer, at nagiging ganito ito.
Pagkatapos ay ilagay ang tinukoy na maskara (ang circuit pattern ay natukoy na sa maskara), at panghuli, i-irradiate ito ng liwanag na may partikular na wavelength. Ang photoresist ay magiging aktibo sa lugar na na-irradiate. Dahil ang lugar na hinarangan ng maskara ay hindi naliliwanagan ng pinagmumulan ng liwanag, ang piraso ng photoresist na ito ay hindi na-activate.
Dahil ang na-activate na photoresist ay madaling mahugasan ng isang partikular na kemikal na likido, habang ang hindi na-activate na photoresist ay hindi maaaring mahugasan, pagkatapos ng irradiation, isang partikular na likido ang ginagamit upang hugasan ang na-activate na photoresist, at sa huli ay magiging ganito ito, na iniiwan ang photoresist kung saan kailangang mapanatili ang Poly at SiO2, at inaalis ang photoresist kung saan hindi na kailangang mapanatili.
Oras ng pag-post: Agosto-23-2024