Ṣíṣàn ilana semikondaktọ

O le ye e paapaa ti o ko ba ti ka fisiksi tabi mathimatiki ri, sugbon o rọrun diẹ ati pe o dara fun awọn olubere. Ti o ba fẹ mọ diẹ sii nipa CMOS, o ni lati ka akoonu ti atejade yii, nitori lẹhin ti o ba ti ni oye ilana ilana (iyẹn ni, ilana iṣelọpọ ti diode) o le tẹsiwaju lati ni oye akoonu atẹle yii. Lẹhinna jẹ ki a kọ ẹkọ nipa bi a ṣe n ṣe CMOS yii ni ile-iṣẹ ipilẹ ninu atejade yii (ti a ba mu ilana ti kii ṣe ilọsiwaju gẹgẹbi apẹẹrẹ, CMOS ti ilana ilọsiwaju yatọ ni eto ati ilana iṣelọpọ).

Lákọ̀ọ́kọ́, o gbọ́dọ̀ mọ̀ pé àwọn wáìnì tí ilé iṣẹ́ náà ń gbà láti ọ̀dọ̀ olùpèsè (wafer silikoniolùpèsè) jẹ́ ọ̀kan lẹ́ẹ̀kan, pẹ̀lú radius ti 200mm (8-inchile-iṣẹ) tabi 300mm (12-inchilé iṣẹ́). Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán ìsàlẹ̀ yìí, ó jọ kéèkì ńlá kan, èyí tí a ń pè ní substrate.

Ṣùgbọ́n, kò rọrùn fún wa láti wò ó lọ́nà yìí. A máa ń wo láti ìsàlẹ̀ sí òkè a sì máa ń wo ojú ìwòye tí ó wà ní ìkọjá, èyí tí ó di àwòrán tí ó tẹ̀lé e yìí.

Lẹ́yìn náà, ẹ jẹ́ kí a wo bí àwòrán CMOS ṣe farahàn. Níwọ́n ìgbà tí ìlànà gidi náà nílò ẹgbẹẹgbẹ̀rún ìgbésẹ̀, èmi yóò sọ̀rọ̀ nípa àwọn ìgbésẹ̀ pàtàkì ti wafer 8-inch tí ó rọrùn jùlọ níbí.

 

 

Ṣíṣe ìpele kanga àti ìyípadà:

Ìyẹn ni pé, a máa fi ion implantation sínú ihò náà (Ion implantation, tí a ń pè ní imp lẹ́yìn èyí). Tí o bá fẹ́ ṣe NMOS, o ní láti fi àwọn ihò irú P sínú ihò náà. Tí o bá fẹ́ ṣe PMOS, o ní láti fi àwọn ihò irú N sínú ihò náà. Fún ìrọ̀rùn rẹ, jẹ́ kí a mú NMOS gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ. Ẹ̀rọ ìfiranṣẹ́ ion náà máa ń fi àwọn èròjà irú P sínú ihò náà sí iwọ̀n kan pàtó, lẹ́yìn náà ó máa ń gbóná wọn ní iwọ̀n otútù gíga nínú ihò iná láti mú àwọn ion wọ̀nyí ṣiṣẹ́ kí ó sì tan wọ́n káàkiri. Èyí ni yóò parí ìfiranṣẹ́ kànga náà. Èyí ni bí ó ṣe rí lẹ́yìn tí ìfiranṣẹ́ náà bá parí.

Lẹ́yìn ṣíṣe kànga náà, àwọn ìgbésẹ̀ ìfàmọ́ra ion mìíràn tún wà, ète rẹ̀ ni láti ṣàkóso ìwọ̀n ìṣàn ikanni àti folti ẹnu ọ̀nà. Gbogbo ènìyàn lè pè é ní ìpele ìfàmọ́ra. Tí o bá fẹ́ ṣe NMOS, a fi àwọn ion irú P sínú ìpele ìfàmọ́ra náà, tí o bá sì fẹ́ ṣe PMOS, a fi àwọn ion irú N sínú ìpele ìfàmọ́ra náà. Lẹ́yìn ìfàmọ́ra náà, ó jẹ́ àpẹẹrẹ tí ó tẹ̀lé e.

Ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan ló wà níbí, bí agbára, igun, ìfọ́pọ̀ ion nígbà tí a bá ń fi ion sínú ara, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, tí a kò fi kún ìwé yìí, mo sì gbàgbọ́ pé tí o bá mọ àwọn nǹkan wọ̀nyẹn, o gbọ́dọ̀ jẹ́ ẹni tó wà nínú rẹ̀, o sì gbọ́dọ̀ ní ọ̀nà láti kọ́ wọn.

 

Ṣiṣe SiO2:

A ó ṣe silicon dioxide (SiO2, tí a ń pè ní oxide lẹ́yìn náà) nígbà tó bá yá. Nínú ilana ìṣelọ́pọ́ CMOS, ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọ̀nà ló wà láti ṣe oxide. Níbí, a ń lo SiO2 lábẹ́ ẹnu ọ̀nà, àti pé sísanra rẹ̀ ní ipa lórí ìwọ̀n folti ẹnu ọ̀nà àti ìwọ̀n ikanni. Nítorí náà, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ilé iṣẹ́ amúlétutù yan ọ̀nà oxidation tube iná pẹ̀lú dídára jùlọ, ìṣàkóso sísanra tó péye jùlọ, àti ìbáramu tó dára jùlọ ní ìgbésẹ̀ yìí. Ní tòótọ́, ó rọrùn gan-an, ìyẹn ni pé, nínú tube iná pẹ̀lú oxygen, a lo iwọn otutu gíga láti jẹ́ kí oxygen àti silicon ṣe ìhùwàpadà ní kẹ́míkà láti mú SiO2 jáde. Ní ọ̀nà yìí, a ń ṣe ìpele tinrin ti SiO2 lórí ojú Si, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán ní ìsàlẹ̀.

Dájúdájú, ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìwífún pàtó ló wà níbí, bí iye ìwọ̀n tí a nílò, iye atẹ́gùn tí a nílò, bí ìgbà tí a nílò ìwọ̀n otútù gíga, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Àwọn wọ̀nyí kì í ṣe ohun tí a ń gbé yẹ̀wò nísinsìnyí, àwọn wọ̀nyẹn jẹ́ pàtó jù.

Ìṣẹ̀dá ẹnu ọ̀nà Poly:

Ṣùgbọ́n kò tí ì parí. SiO2 dọ́gba pẹ̀lú okùn kan, ẹnu ọ̀nà gidi (Poly) kò sì tí ì bẹ̀rẹ̀. Nítorí náà, ìgbésẹ̀ wa tó tẹ̀lé ni láti fi ìpele polysilicon sí orí SiO2 (polysilicon náà jẹ́ ti ohun èlò silicon kan ṣoṣo, ṣùgbọ́n ìṣètò lattice yàtọ̀. Má ṣe béèrè lọ́wọ́ mi ìdí tí substrate náà fi lo silikon kristal kan ṣoṣo àti ẹnu ọ̀nà náà lo polysilicon. Ìwé kan wà tí a ń pè ní Semiconductor Physics. O lè kọ́ nípa rẹ̀. Ó jẹ́ ìtìjú~). Poly náà jẹ́ ìjápọ̀ pàtàkì nínú CMOS, ṣùgbọ́n èròjà poly ni Si, a kò sì le ṣe é nípasẹ̀ ìṣesí tààrà pẹ̀lú substrate Si bíi gbígbin SiO2. Èyí nílò CVD olókìkí (Chemical Vapor Deposition), èyí tí ó jẹ́ láti ṣe ìṣesí kemikali nínú vacuum kí ó sì fa ohun tí a ṣẹ̀dá sórí wafer náà. Nínú àpẹẹrẹ yìí, èròjà tí a ṣẹ̀dá ni polysilicon, lẹ́yìn náà ó fa sí orí wafer (níbí mo gbọ́dọ̀ sọ pé poly ni a ṣẹ̀dá nínú tube iná mànàmáná nípasẹ̀ CVD, nítorí náà, ìṣẹ̀dá poly kì í ṣe nípasẹ̀ ẹ̀rọ CVD mímọ́).

Ṣùgbọ́n polysilicon tí a ṣe nípasẹ̀ ọ̀nà yìí yóò rọ̀ sórí gbogbo wafer náà, yóò sì rí bẹ́ẹ̀ lẹ́yìn òjò.

 

Ìfihàn Poly àti SiO2:

Ní ìgbésẹ̀ yìí, a ti ṣe ìṣètò inaro tí a fẹ́ ní tòótọ́, pẹ̀lú poly ní òkè, SiO2 ní ìsàlẹ̀, àti substrate ní ìsàlẹ̀. Ṣùgbọ́n nísinsìnyí gbogbo wafer náà rí bẹ́ẹ̀, a sì nílò ipò pàtó kan láti jẹ́ ìṣètò "faucet". Nítorí náà, ìgbésẹ̀ pàtàkì jùlọ wà nínú gbogbo ìlànà náà - ìfarahàn.
A kọ́kọ́ tan ìpele photoresist kan sí ojú wafer náà, ó sì dà bí èyí.

Lẹ́yìn náà, fi ìbòjú tí a ti sọ tẹ́lẹ̀ (a ti ṣàlàyé ìlànà àyíká náà lórí ìbòjú náà) sí i, kí o sì fi ìmọ́lẹ̀ tí ó ní ìwọ̀n ìgbì kan pàtó tàn án ká. Agbára ìdènà fọ́tò yóò bẹ̀rẹ̀ sí ṣiṣẹ́ ní agbègbè tí a ti tan ìmọ́lẹ̀ sí. Níwọ́n ìgbà tí orísun ìmọ́lẹ̀ kò bá tan ìmọ́lẹ̀ sí agbègbè tí ìbòjú náà dí, a kò tíì tan ìmọ́lẹ̀ fọ́tò yìí.

Níwọ́n ìgbà tí ó rọrùn láti fi omi kẹ́míkà kan fọ photoresist tí a ti mú ṣiṣẹ́ náà, nígbà tí a kò le fọ photoresist tí a kò ti mú ṣiṣẹ́ náà kúrò, lẹ́yìn ìtànṣán, a lo omi pàtó kan láti fọ photoresist tí a ti mú ṣiṣẹ́ náà kúrò, nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín ó di báyìí, ó fi photoresist sílẹ̀ níbi tí Poly àti SiO2 nílò láti pa mọ́, ó sì yọ photoresist náà kúrò níbi tí kò nílò láti pa mọ́.