Fizik veya matematik hiç çalışmamış olsanız bile anlayabilirsiniz, ancak biraz fazla basit ve yeni başlayanlar için uygundur. CMOS hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bu sayının içeriğini okumalısınız, çünkü yalnızca süreç akışını (yani diyotun üretim sürecini) anladıktan sonra aşağıdaki içeriği anlamaya devam edebilirsiniz. Ardından, bu sayıda bu CMOS'un dökümhane şirketinde nasıl üretildiğini öğrenelim (örneğin gelişmiş olmayan süreci ele alırsak, gelişmiş sürecin CMOS'u yapı ve üretim prensibi olarak farklıdır).
Öncelikle dökümhanenin tedarikçiden aldığı gofretlerin (silikon gofretTedarikçi) tek tek, 200 mm yarıçapındadır (8 inçfabrika) veya 300mm (12 inç(fabrika). Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi aslında substrat dediğimiz büyük bir pastaya benzemektedir.
Ancak, bizim için bu şekilde bakmak uygun değil. Aşağıdan yukarıya doğru bakarız ve aşağıdaki şekil haline gelen kesit görünümüne bakarız.
Şimdi CMOS modelinin nasıl göründüğüne bakalım. Gerçek süreç binlerce adım gerektirdiğinden, burada en basit 8 inçlik wafer'ın ana adımlarından bahsedeceğim.
Kuyu ve İnversiyon Katmanı Yapımı:
Yani, kuyu iyon implantasyonu ile substrata implante edilir (İyon İmplantasyonu, bundan sonra imp olarak anılacaktır). NMOS yapmak istiyorsanız, P tipi kuyular implante etmeniz gerekir. PMOS yapmak istiyorsanız, N tipi kuyular implante etmeniz gerekir. Kolaylığınız için, NMOS'u bir örnek olarak ele alalım. İyon implantasyon makinesi, implante edilecek P tipi elemanları substrata belirli bir derinliğe implante eder ve daha sonra bu iyonları aktive etmek ve etrafa yaymak için fırın tüpünde yüksek sıcaklıkta ısıtır. Bu, kuyunun üretimini tamamlar. Üretim tamamlandıktan sonra böyle görünür.
Kuyuyu yaptıktan sonra, amacı kanal akımının ve eşik voltajının boyutunu kontrol etmek olan diğer iyon aşılama adımları vardır. Herkes buna inversiyon tabakası diyebilir. NMOS yapmak istiyorsanız, inversiyon tabakasına P tipi iyonlar aşılanır ve PMOS yapmak istiyorsanız, inversiyon tabakasına N tipi iyonlar aşılanır. Aşılamadan sonra, aşağıdaki modeldir.
Burada, iyon aşılanması sırasında enerji, açı, iyon konsantrasyonu vb. gibi bu sayıda yer almayan çok sayıda içerik var ve bunları biliyorsanız, mutlaka bir içeriden biri olmanız ve bunları öğrenmenin bir yolunu bulmanız gerektiğine inanıyorum.
SiO2 Yapımı:
Silisyum dioksit (SiO2, bundan sonra oksit olarak anılacaktır) daha sonra yapılacaktır. CMOS üretim sürecinde, oksit yapmanın birçok yolu vardır. Burada, SiO2 kapının altında kullanılır ve kalınlığı doğrudan eşik voltajının boyutunu ve kanal akımının boyutunu etkiler. Bu nedenle, çoğu dökümhane bu adımda en yüksek kaliteye, en hassas kalınlık kontrolüne ve en iyi düzgünlüğe sahip fırın tüpü oksidasyon yöntemini seçer. Aslında, çok basittir, yani oksijenli bir fırın tüpünde, oksijen ve silikonun kimyasal olarak reaksiyona girerek SiO2 üretmesine izin vermek için yüksek sıcaklık kullanılır. Bu şekilde, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, Si yüzeyinde ince bir SiO2 tabakası üretilir.
Elbette burada çok fazla spesifik bilgi de var, örneğin kaç dereceye ihtiyaç var, ne kadar oksijen konsantrasyonuna ihtiyaç var, ne kadar süre yüksek sıcaklığa ihtiyaç var, vb. Bunlar şu anda düşündüğümüz şeyler değil, bunlar çok spesifik.
Kapı ucu Poli'nin oluşumu:
Ama henüz bitmedi. SiO2 sadece bir ipliğe eşdeğerdir ve gerçek kapı (Poli) henüz başlamadı. Bu yüzden bir sonraki adımımız SiO2 üzerine bir polisilikon tabakası döşemek (polisilikon da tek bir silikon elementten oluşur, ancak kafes düzenlemesi farklıdır. Bana neden substratın tek kristal silikon kullandığını ve kapının polisilikon kullandığını sormayın. Semiconductor Physics adlı bir kitap var. Bunu öğrenebilirsiniz. Utanç verici~). Poli, CMOS'ta da çok kritik bir halkadır, ancak polinin bileşeni Si'dir ve SiO2 yetiştirmek gibi Si substratıyla doğrudan reaksiyona girerek üretilemez. Bu, vakumda kimyasal olarak reaksiyona girmek ve üretilen nesneyi gofret üzerine çökeltmek olan efsanevi CVD'yi (Kimyasal Buhar Biriktirme) gerektirir. Bu örnekte, üretilen madde polisilikondur ve daha sonra gofret üzerine çökeltilir (burada polinin bir fırın tüpünde CVD ile üretildiğini söylemeliyim, bu nedenle poli üretimi saf bir CVD makinesi tarafından yapılmaz).
Fakat bu yöntemle oluşturulan polisilikon, yonga plakasının tamamına çökelecektir ve çökelme sonrası bu şekilde görünecektir.
Poli ve SiO2'nin Maruziyeti:
Bu adımda, istediğimiz dikey yapı aslında oluşmuştur, üstte poli, altta SiO2 ve altta substrat vardır. Ancak şimdi tüm gofret böyledir ve "musluk" yapısı olması için yalnızca belirli bir konuma ihtiyacımız vardır. Yani tüm süreçteki en kritik adım vardır - pozlama.
Öncelikle gofretin yüzeyine bir tabaka fotorezist sürüyoruz ve bu hale geliyor.
Daha sonra tanımlanmış maskeyi (devre deseni maske üzerinde tanımlanmıştır) üzerine koyun ve son olarak belirli bir dalga boyundaki ışıkla ışınlayın. Fotorezist ışınlanmış alanda aktive olacaktır. Maske tarafından bloke edilen alan ışık kaynağı tarafından aydınlatılmadığından, bu fotorezist parçası aktive olmaz.
Aktifleştirilmiş fotorezistin özel bir kimyasal sıvı ile yıkanması oldukça kolay olduğundan, aktifleştirilmemiş fotorezist ise yıkanamadığından, ışınlamadan sonra aktifleştirilmiş fotorezisti yıkamak için özel bir sıvı kullanılır ve sonunda bu hale gelerek, Poli ve SiO2'nin tutulması gereken yerde fotorezist kalır ve tutulması gerekmeyen yerde fotorezist uzaklaştırılır.
Gönderi zamanı: 23-Ağu-2024