Fizik veya matematik okumamış olsanız bile anlayabilirsiniz, ancak biraz fazla basit ve yeni başlayanlar için uygun. CMOS hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bu sayının içeriğini okumalısınız, çünkü ancak işlem akışını (yani diyotun üretim sürecini) anladıktan sonra sonraki içeriği anlamaya devam edebilirsiniz. O halde, bu sayıda dökümhanede bu CMOS'un nasıl üretildiğini öğrenelim (gelişmemiş işlem örneğini ele alarak, gelişmiş işlem CMOS'unun yapısı ve üretim prensibi farklıdır).
Öncelikle, dökümhanenin tedarikçiden aldığı yonga levhalarının (silikon levhatedarikçi) 200 mm yarıçapında, tek tek yerleştirilir (8 inçfabrika) veya 300 mm (12 inç(fabrika). Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, aslında substrat dediğimiz büyük bir pastaya benzer.
Ancak, bu şekilde bakmak bizim için uygun değil. Aşağıdan yukarıya doğru bakıyoruz ve kesit görünümüne bakıyoruz, bu da aşağıdaki şekil oluyor.
Şimdi de CMOS modelinin nasıl göründüğüne bakalım. Gerçek süreç binlerce adım gerektirdiğinden, burada en basit 8 inçlik yonga levhasının ana adımlarından bahsedeceğim.
Kuyu ve Ters Yüz Katmanı Oluşturma:
Yani, kuyu, iyon implantasyonu (bundan sonra "iyon implantasyonu" olarak anılacaktır) yoluyla alt tabakaya yerleştirilir. NMOS yapmak istiyorsanız, P tipi kuyular yerleştirmeniz gerekir. PMOS yapmak istiyorsanız, N tipi kuyular yerleştirmeniz gerekir. Kolaylık sağlamak için, NMOS'u örnek olarak alalım. İyon implantasyon makinesi, yerleştirilecek P tipi elemanları belirli bir derinliğe kadar alt tabakaya yerleştirir ve ardından bu iyonları aktive etmek ve etrafa yaymak için fırın tüpünde yüksek sıcaklıkta ısıtır. Bu, kuyunun üretimini tamamlar. Üretim tamamlandıktan sonraki görünüm budur.
Kuyu oluşturulduktan sonra, kanal akımının ve eşik voltajının boyutunu kontrol etmek amacıyla başka iyon implantasyon adımları da vardır. Buna herkes ters çevirme katmanı diyebilir. NMOS yapmak istiyorsanız, ters çevirme katmanına P tipi iyonlar, PMOS yapmak istiyorsanız ise N tipi iyonlar implante edilir. İmplantasyondan sonra, aşağıdaki model elde edilir.
Burada, iyon implantasyonu sırasında enerji, açı, iyon konsantrasyonu gibi bu sayıda yer almayan birçok içerik var ve bence bunları bilen biri mutlaka işin iç yüzünü anlayan biridir ve bunları öğrenmenin bir yolunu bulmalıdır.
SiO2 Üretimi:
Silisyum dioksit (SiO2, bundan sonra oksit olarak anılacaktır) daha sonra üretilecektir. CMOS üretim sürecinde oksit üretmenin birçok yolu vardır. Burada, SiO2 kapının altında kullanılır ve kalınlığı eşik voltajının ve kanal akımının büyüklüğünü doğrudan etkiler. Bu nedenle, çoğu dökümhane bu aşamada en yüksek kaliteye, en hassas kalınlık kontrolüne ve en iyi homojenliğe sahip olan fırın tüpü oksidasyon yöntemini seçmektedir. Aslında çok basittir; oksijenli bir fırın tüpünde yüksek sıcaklık kullanılarak oksijen ve silisyumun kimyasal olarak reaksiyona girmesi ve SiO2 üretmesi sağlanır. Bu şekilde, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, Si yüzeyinde ince bir SiO2 tabakası oluşturulur.
Elbette burada, kaç dereceye ihtiyaç duyulduğu, ne kadar oksijen konsantrasyonuna ihtiyaç duyulduğu, yüksek sıcaklığın ne kadar süreyle gerekli olduğu gibi birçok spesifik bilgi de var. Bunlar şu anda ele alacağımız konular değil, çok spesifikler.
Kapı ucu poliinin oluşumu:
Ama henüz bitmedi. SiO2 sadece bir ipliğe eşdeğer ve gerçek kapı (Poli) henüz başlamadı. Bu yüzden bir sonraki adımımız SiO2 üzerine bir polisilikon tabakası yerleştirmek (polisilikon da tek bir silikon elementinden oluşur, ancak kafes düzeni farklıdır. Substratın neden tek kristal silikon, kapının ise polisilikon kullandığını sormayın. Yarı İletken Fiziği adlı bir kitap var. Bunu öğrenebilirsiniz. Utanç verici~). Poli de CMOS'ta çok kritik bir bağlantıdır, ancak poli bileşeni Si'dir ve SiO2 büyütmek gibi Si substratıyla doğrudan reaksiyon yoluyla üretilemez. Bu, efsanevi CVD'yi (Kimyasal Buhar Biriktirme) gerektirir; bu da vakumda kimyasal olarak reaksiyona girip üretilen nesneyi yonga levhası üzerine çöktürmektir. Bu örnekte, üretilen madde polisilikondur ve daha sonra yonga levhası üzerine çöktürülür (burada belirtmeliyim ki, polikristal silikon CVD yöntemiyle bir fırın tüpünde üretilir, dolayısıyla polikristal silikon üretimi saf bir CVD makinesiyle yapılmaz).
Ancak bu yöntemle oluşturulan polisilikon, tüm plaka üzerine çökelir ve çökelme sonrasında şu şekilde görünür.
Poli ve SiO2'nin Maruz Kalması:
Bu aşamada, üstte poli, altta SiO2 ve en altta alt tabaka ile istediğimiz dikey yapı aslında oluşturulmuş oluyor. Ancak şimdi tüm plaka bu şekilde ve sadece belirli bir konumun "musluk" yapısı olması gerekiyor. Yani tüm sürecin en kritik adımı burada başlıyor: pozlama.
Öncelikle yonga levhasının yüzeyine bir katman fotorezist sürüyoruz ve sonuç olarak bu hale geliyor.
Ardından tanımlanmış maskeyi (devre deseni maske üzerinde tanımlanmıştır) üzerine yerleştirin ve son olarak belirli bir dalga boyundaki ışıkla ışınlayın. Fotorezist, ışınlanan alanda aktif hale gelecektir. Maskenin kapattığı alan ışık kaynağı tarafından aydınlatılmadığı için, bu fotorezist parçası aktif hale gelmez.
Aktifleştirilmiş fotorezist, belirli bir kimyasal sıvı ile özellikle kolayca yıkanabilirken, aktifleştirilmemiş fotorezist yıkanamaz. Bu nedenle, ışınlamadan sonra, aktifleştirilmiş fotorezisti yıkamak için belirli bir sıvı kullanılır ve sonuç olarak, Poli ve SiO2'nin tutulması gereken yerlerde fotorezist kalırken, tutulması gerekmeyen yerlerde fotorezist uzaklaştırılır.
Yayın tarihi: 23 Ağustos 2024