Volt egy olyan korszak, amikor a számítógépek akkora méretűek voltak, hogy telepítésükhöz könnyen helyiségre volt szükség. De ma már annyira fejlettek, hogy akár hordozhatjuk is őket notebookként. Az ezt lehetővé tevő újítás az integrált áramkörök koncepciója volt. Ban ben Integrált áramkörök , nagyszámú aktív és passzív elemek Összekapcsolásaikkal együtt egy kisméretű szilícium ostyán dolgoznak, általában 50-50 milliméter keresztmetszetű. Az ilyen áramkörök előállítása során követett alapvető folyamatok közé tartozik az epitaxiális növekedés, a maszkolt szennyeződiffúzió, az oxidnövekedés és az oxidmaratás, fotolitográfiával a minta készítéséhez.
Az ostya feletti alkatrészek tartalmaznak ellenállásokat, tranzisztorokat, diódákat, kondenzátorokat stb. ... Az IC-k felett legbonyolultabb elem a tranzisztorok gyártása. A tranzisztorok különféle típusúak például CMOS, BJT, FET. A követelmények alapján választjuk meg az IC-n keresztül megvalósítandó tranzisztortechnológia típusát. Ebben a cikkben ismerkedjünk meg a CMOS gyártás (vagy) a tranzisztorok gyártása CMOS-ként.
CMOS gyártás
Kevesebb energiaeloszlási követelmény CMOS technológia tranzisztorok megvalósítására szolgál. Ha gyorsabb áramkörre van szükségünk, akkor a tranzisztorok átépítésre kerülnek IC használatával BJT . Gyártása CMOS tranzisztorok mivel az IC-ket három különböző módszerrel lehet elvégezni.
Az N-kút / P-kút technológia, ahol az n-típusú diffúziót egy p-típusú szubsztrátumon, vagy a p-típusú diffúziót n-típusú szubsztráton hajtják végre.
A Ikerkút-technológia , hol NMOS és PMOS tranzisztor az ostyán keresztül szubsztrát helyett epitaxiális növekedési bázison történő egyidejű diffúzióval fejlesztik ki.
A szilícium-szigetelő eljárás, ahol a szilícium alapanyagként történő felhasználása helyett szigetelőanyagot használnak a sebesség és a reteszelődés érzékenységének javítására.
N- kút / P-kút technológia
CMOS mindkettő integrálásával megszerezhető NMOS és PMOS tranzisztorok ugyanazon szilícium ostya felett. Az N-kút technológiában egy n típusú kút diffundálódik egy p-típusú szubsztrátumon, míg a P-kútban fordítva.
CMOS gyártási lépések
A CMOS gyártási folyamat folyam húsz alapvető gyártási lépést hajtanak végre, miközben N- / P-kút technológiával gyártják.
CMOS készítése N kút felhasználásával
1. lépés: Először egy szubsztrátumot választunk a gyártás alapjául. N-kút esetén P típusú szilícium-szubsztrátot választunk.
Szubsztrát
2. lépés - Oxidáció: Az n-típusú szennyeződések szelektív diffúzióját SiO2-vel hajtjuk végre gátként, amely megvédi az ostya részeit a szubsztrát szennyeződése ellen. SiOkétoxidációs eljárással fektetjük le, és a szubsztrátot kiváló minőségű oxigénnek és hidrogénnek tesszük ki egy oxidációs kamrában körülbelül 1000-nél0c
Oxidáció
3. lépés - Photoresist termesztése: Ebben a szakaszban a szelektív maratás lehetővé tétele érdekében a SiO2 réteget fotolitográfiai eljárásnak vetik alá. Ebben a folyamatban az ostyát fényérzékeny emulzió egységes filmjével vonják be.
Photoresist termesztése
4. lépés - Maszkolás: Ez a lépés a fotolitográfiai folyamat folytatása. Ebben a lépésben a kívánt nyitottságot sablon segítségével készítik el. Ezt a sablont maszkként használják a fotoreziszt felett. Az aljzat most ki van téve uV sugarak a maszk kitett területei alatt található fotoreziszt polimerizálódik.
A fotoreziszt maszkolása
5. lépés - Az expozíció nélküli fotoreziszt eltávolítása: A maszkot eltávolítjuk, és a fotoreziszt nem megvilágított részét feloldjuk ostya kifejlesztésével olyan vegyi anyaggal, mint triklór-etilén.
A fotoreziszt eltávolítása
6. lépés - maratás: Az ostyát fluorozott sósav maró oldatába merítik, amely eltávolítja az oxidot azokról a területekről, amelyeken keresztül az adalékanyagokat diffundálni kell.
SiO2 maratása
7. lépés - A teljes fotorezisztáló réteg eltávolítása: Közben maratási folyamat , a SiO2 azon részeit, amelyeket a fotorezisztor réteg véd, nem érinti. A fotoreziszt maszkot kémiai oldószerrel (forró H2SO4) lehúzzuk.
A fotoreziszt réteg eltávolítása
8. lépés - N-kút kialakítása: Az n-típusú szennyeződések a p-típusú szubsztrátumba diffundálódnak a kitett régión keresztül, így N-kút képződik.
N-kút képződése
9. lépés - SiO2 eltávolítása: A SiO2-réteget fluorhidrogén-sav alkalmazásával távolítjuk el.
A SiO2 eltávolítása
10. lépés - Poliszilícium leválasztása: A kapu eltérése a CMOS tranzisztor nem kívánt kapacitáshoz vezetne, ami károsíthatja az áramkört. Tehát ennek az „önbeálló kapufolyamatnak” a megelőzése érdekében előnyös, ha a kapu régiói az ion beültetésével a forrás és a lefolyó kialakulása előtt jönnek létre.
Poliszilícium lerakódása
A poliszilíciumot a kapu kialakításához használják, mert képes ellenállni a 8000-nál nagyobb magas hőmérsékletnek0c, ha az ostyát hőkezelési módszereknek vetik alá a forrás és a lefolyó kialakításához. A poliszilíciumot a Kémiai lerakódási folyamat egy vékony kapu-oxid réteg felett. Ez a vékony kapu-oxid a poliszilícium-réteg alatt megakadályozza a kapu régió alatti további doppingolást.
11. lépés - Kapu régió kialakítása: A kapu kialakításához szükséges két régió kivételével NMOS és PMOS tranzisztorok a poliszilícium maradék részét lehúzzuk.
Kapu régió kialakulása
12. lépés - Oxidációs folyamat: Az ostya felett oxidációs réteg rakódik le, amely további védelemként szolgál diffúziós és fémesítési folyamatok .
Oxidációs folyamat
13. lépés - Maszkolás és diffúzió: Az n-típusú szennyezések diffúziós régióinak előállításához maszkolási eljárással kis hézagok vannak.
Maszkolás
Diffúziós eljárással három n + régiót fejlesztenek ki az NMOS terminálisainak kialakításához.
N-diffúzió
14. lépés - Az oxid eltávolítása: Az oxidréteget lehúzzuk.
Az oxid eltávolítása
15. lépés - P-típusú diffúzió: A PMOS termináljainak kialakításához használt n-típusú diffúzióhoz hasonlóan p-típusú diffúziót hajtunk végre.
P-típusú diffúzió
16. lépés - Vastag mező oxid elhelyezése: A fémterminálok kialakítása előtt vastag mező-oxidot helyezünk el, amely védőréteget képez az ostya azon területei számára, ahol nincs szükség terminálokra.
Vastag mező-oxid réteg
17. lépés - fémesítés: Ezt a lépést olyan fémterminálok kialakítására használják, amelyek összekapcsolást biztosíthatnak. Az alumínium el van terítve az egész ostyán.
Metalizálás
18. lépés - A felesleges fém eltávolítása: A felesleges fémet eltávolítják az ostyáról.
19. lépés - Terminálok kialakítása: A felesleges fém eltávolítása után kialakult résekben az összekapcsolásokhoz csatlakozók vannak kialakítva.
Terminálok kialakítása
20. lépés - A terminálnevek hozzárendelése: A neveket a NMOS és PMOS tranzisztorok .
Terminálnevek hozzárendelése
CMOS készítése P well technológiával
A p-üreges eljárás hasonló az N-kút eljárásához, azzal a különbséggel, hogy itt n-típusú szubsztrátumot használunk, és p-típusú diffúziókat hajtunk végre. Az egyszerűség kedvéért általában N-kút eljárás előnyös.
A CMOS ikercsöves gyártása
Kétcsöves eljárás segítségével szabályozható a P és N típusú eszközök erősítése. A program különböző lépései CMOS gyártása ikercsöves módszerrel a következő
- Enyhén adalékolt n vagy p típusú szubsztrátumot veszünk, és az epitaxiális réteget használjuk. Az epitaxiális réteg védi a chip reteszelési problémáját.
- A nagy tisztaságú, mért vastagságú és pontos adalék-koncentrációjú szilíciumrétegeket növesztjük.
- Csövek kialakítása P és N kúthoz.
- Vékony oxid konstrukció a diffúziós folyamatok szennyeződésektől való védelme érdekében.
- A forrást és a lefolyót ionimplantációs módszerekkel alakítják ki.
- Vágások készülnek a fém érintkezők részeinek elkészítéséhez.
- A fémezés a fém érintkezők meghúzására szolgál
CMOS IC elrendezés
A felső nézet a CMOS-hoz gyártás és elrendezés adott. Itt a különféle fém érintkezők és N kút diffúziói tisztán láthatók.
CMOS IC elrendezés
Így erről van szó CMOS gyártási technikák . Vegyünk egy négyzet alakú ostyát, amely 400 darab 50 milliméteres és 50 milliméteres területre van felosztva. A tranzisztor előállításához 50 mil2 területre van szükség. Ezért minden IC tartalmaz 2 tranzisztort, így mindegyik ostyához 2 x 400 = 800 tranzisztor van építve. Ha minden egyes tételben 10 ostya kerül feldolgozásra, akkor 8000 tranzisztort lehet egyszerre gyártani. Milyen összetevőket figyelt meg IC-n?
