Ви можете зрозуміти це, навіть якщо ніколи не вивчали фізику чи математику, але це трохи занадто просто і підходить для початківців. Якщо ви хочете дізнатися більше про КМОП, вам слід прочитати зміст цього випуску, оскільки лише після розуміння технологічного процесу (тобто процесу виробництва діода) ви зможете продовжити розуміння наступного змісту. Тоді давайте дізнаємося, як цей КМОП виробляється на ливарному заводі в цьому випуску (на прикладі невдосконаленого процесу, КМОП вдосконаленого процесу відрізняється за структурою та принципом виробництва).
Перш за все, ви повинні знати, що пластини, які ливарний завод отримує від постачальника (кремнієва пластинапостачальник) розташовані один за одним, з радіусом 200 мм (8-дюймовийзаводський) або 300 мм (12-дюймовий(фабрика). Як показано на малюнку нижче, це насправді схоже на великий торт, який ми називаємо підкладкою.
Однак, нам незручно дивитися на це таким чином. Ми дивимося знизу вгору і бачимо поперечний розріз, який стає наступним рисунком.
Далі давайте подивимося, як виглядає CMOS-модель. Оскільки сам процес вимагає тисяч кроків, тут я розповім про основні кроки найпростішої 8-дюймової пластини.
Створення свердловини та інверсійного шару:
Тобто, свердловина імплантується в підкладку шляхом іонної імплантації (іонна імплантація, далі - імп). Якщо ви хочете зробити NMOS-транзистор, вам потрібно імплантувати P-типу свердловини. Якщо ви хочете зробити PMOS-транзистор, вам потрібно імплантувати N-типу свердловини. Для вашої зручності візьмемо NMOS як приклад. Машина для іонної імплантації імплантує елементи P-типу, які потрібно імплантувати, в підкладку на певну глибину, а потім нагріває їх при високій температурі в трубі печі, щоб активувати ці іони та розсіяти їх навколо. На цьому виробництво свердловини завершується. Ось як вона виглядає після завершення виробництва.
Після створення свердловини існують інші етапи іонної імплантації, метою яких є контроль розміру струму каналу та порогової напруги. Кожен може назвати це інверсійним шаром. Якщо потрібно створити NMOS-транзистор, інверсійний шар імплантується іонами P-типу, а якщо потрібно створити PMOS-транзистор, інверсійний шар імплантується іонами N-типу. Після імплантації це наступна модель.
Тут є багато інформації, такої як енергія, кут, концентрація іонів під час іонної імплантації тощо, яка не включена до цього випуску, і я вважаю, що якщо ви знаєте ці речі, ви маєте бути знавцем, і у вас має бути спосіб їх вивчити.
Виготовлення SiO2:
Діоксид кремнію (SiO2, далі оксид) буде виготовлено пізніше. У процесі виробництва CMOS існує багато способів отримання оксиду. Тут SiO2 використовується під затвором, і його товщина безпосередньо впливає на розмір порогової напруги та розмір струму каналу. Тому більшість ливарних заводів обирають метод окислення труб печі з найвищою якістю, найточнішим контролем товщини та найкращою однорідністю на цьому етапі. Насправді, це дуже просто, тобто в трубі печі з киснем використовується висока температура, щоб дозволити кисню та кремнію хімічно реагувати, утворюючи SiO2. Таким чином, на поверхні Si утворюється тонкий шар SiO2, як показано на малюнку нижче.
Звичайно, тут також є багато конкретної інформації, наприклад, скільки градусів потрібно, яка концентрація кисню, як довго потрібна висока температура тощо. Це не те, що ми зараз розглядаємо, це надто специфічна інформація.
Формування полімеру кінця затвора:
Але це ще не кінець. SiO2 – це просто еквівалент нитки, а справжній затвор (Poly) ще не розпочався. Тож наступним нашим кроком є нанесення шару полікремнію на SiO2 (полікремній також складається з одного кремнієвого елемента, але структура решітки інша. Не питайте мене, чому підкладка використовує монокристалічний кремній, а затвор – полікремній. Є книга під назвою «Фізика напівпровідників». Ви можете дізнатися про це. Це ніяково~). Полі також є дуже важливою ланкою в CMOS, але компонентом полі є Si, і його не можна генерувати шляхом прямої реакції з Si-підкладкою, як вирощування SiO2. Для цього потрібне легендарне CVD (хімічне осадження з парової фази), яке полягає в хімічній реакції у вакуумі та осадженні згенерованого об'єкта на пластину. У цьому прикладі згенерована речовина – це полікремній, який потім осідає на пластину (тут я маю сказати, що полі генерується в трубці печі за допомогою CVD, тому генерація полі не здійснюється чистою CVD-машиною).
Але полікремній, утворений цим методом, буде осаджений на всій пластині, і після осадження він виглядає ось так.
Експозиція полімеру та SiO2:
На цьому етапі вертикальна структура, яку ми хочемо, фактично сформована: полімер зверху, SiO2 знизу та підкладка знизу. Але тепер вся пластина має такий вигляд, і нам потрібна лише певна позиція для структури «крана». Отже, залишився найважливіший крок у всьому процесі – експонування.
Спочатку ми наносимо шар фоторезисту на поверхню пластини, і вона стає ось такою.
Потім накладіть на неї визначену маску (схема схеми вже визначена на масці) та опромініть її світлом певної довжини хвилі. Фоторезист активується в опроміненій ділянці. Оскільки ділянка, заблокована маскою, не освітлюється джерелом світла, цей фрагмент фоторезисту не активується.
Оскільки активований фоторезист особливо легко змивається специфічною хімічною рідиною, тоді як неактивований фоторезист неможливо змити, після опромінення для змивання активованого фоторезисту використовується спеціальна рідина, і врешті-решт він стає таким: фоторезист залишається там, де потрібно утримувати Poly та SiO2, а фоторезист видаляється там, де його не потрібно утримувати.
Час публікації: 23 серпня 2024 р.