Nastala doba, keď boli počítače také veľké mamuty, že na ich inštaláciu bolo jednoducho potrebné miesto v miestnosti. Ale dnes sú také vyvinuté, že ich môžeme ako notebooky ľahko prenášať. Inováciou, ktorá to umožnila, bol koncept integrovaných obvodov. V Integrované obvody , veľké množstvo aktívnych a pasívne prvky spolu s ich prepojeniami sú vyvinuté na malej kremíkovej doštičke typicky s prierezom 50 x 50 mil. Medzi základné procesy používané pri výrobe týchto obvodov patrí epitaxný rast, difúzia maskovanej nečistoty, rast oxidov a leptanie oxidov, pričom sa na výrobu obrazcov používa fotolitografia.
Medzi komponenty nad plátom patria rezistory, tranzistory, diódy, kondenzátory atď ... Najkomplikovanejším prvkom výroby cez integrované obvody sú tranzistory. Tranzistory sú rôznych typov ako CMOS, BJT, FET. Na základe požiadaviek sme si vybrali typ technológie tranzistora, ktorá sa má implementovať cez IC. V tomto článku sa oboznámime s konceptom Výroba CMOS (alebo) výroba tranzistorov ako CMOS.
Výroba CMOS
Pre menšiu požiadavku na stratu energie Technológia CMOS sa používa na implementáciu tranzistorov. Ak požadujeme rýchlejší obvod, potom sú tranzistory implementované cez Pomocou IC BJT . Výroba CMOS tranzistory keďže IC je možné vykonať tromi rôznymi metódami.
Technológia N-jamka / P-jamka, kde sa difúzia typu n uskutočňuje cez substrát typu p alebo difúzia typu p sa vykonáva cez substrát typu n.
The Technológia twin well , kde NMOS a tranzistor PMOS sa vyvíjajú cez oblátku súčasnou difúziou skôr cez epitaxnú rastovú bázu ako substrát.
Proces kremíka na izolátore, pri ktorom sa namiesto použitia kremíka ako substrátu používa izolačný materiál na zlepšenie rýchlosti a náchylnosti na zachytenie.
Technológia N- well / P- well
CMOS je možné získať integráciou oboch Tranzistory NMOS a PMOS cez tú istú kremíkovú doštičku. V technológii N – jamka je jamka typu n rozptýlená na substráte typu p, zatiaľ čo v jamke P je to naopak.
Kroky výroby CMOS
The Proces výroby CMOS tok sa uskutočňuje pomocou dvadsiatich základných výrobných krokov, zatiaľ čo sa vyrába pomocou technológie N-jamka / P-jamka.
Výroba CMOS pomocou N dobre
Krok 1: Najskôr si zvolíme podklad ako základ pre výrobu. Pre jamku N je vybraný kremíkový substrát typu P.
Substrát
Krok 2 - Oxidácia: Selektívna difúzia nečistôt typu n sa dosahuje použitím Si02 ako bariéry, ktorá chráni časti oblátky pred kontamináciou substrátu. SiOdvasa rozkladá oxidačným procesom, pri ktorom je substrát vystavený vysokokvalitnému kyslíku a vodíku v oxidačnej komore pri približne 1000 ° C0c
Oxidácia
Krok 3 - Pestovanie fotorezistu: V tomto štádiu, aby sa umožnilo selektívne leptanie, sa vrstva SiO2 podrobí procesu fotolitografie. V tomto procese je oblátka potiahnutá rovnomerným filmom fotocitlivej emulzie.
Pestovanie fotorezistu
Krok 4 - Maskovanie: Tento krok je pokračovaním procesu fotolitografie. V tomto kroku sa pomocou šablóny vytvorí požadovaný vzor otvorenosti. Táto šablóna sa používa ako maska nad fotorezistom. Podklad je teraz vystavený pôsobeniu UV lúče fotorezist prítomný pod exponovanými oblasťami masky polymerizuje.
Maskovanie fotorezistu
Krok 5 - Odstránenie nevystaveného fotorezistu: Maska sa odstráni a neexponovaná oblasť fotorezistu sa rozpustí vyvinutím oblátky pomocou chemikálie, ako je trichlóretylén.
Odstránenie fotorezistu
Krok 6 - leptanie: Oblátka je ponorená do leptacieho roztoku kyseliny fluorovodíkovej, ktorá odstraňuje oxid z oblastí, cez ktoré majú difundovať dopanty.
Leptanie SiO2
Krok 7 - Odstránenie celej vrstvy fotorezistu: Počas proces leptania , časti SiO2, ktoré sú chránené vrstvou fotorezistu, nie sú ovplyvnené. Maska fotorezistu je teraz odstránená chemickým rozpúšťadlom (horúci H2SO4).
Odstránenie vrstvy fotorezistu
Krok 8 - Vytvorenie N-jamky: Nečistoty typu n sa difundujú do substrátu typu p exponovanou oblasťou, čím sa vytvorí jamka N.
Tvorba N-jamky
Krok 9 - Odstránenie SiO2: Vrstva SiO2 sa teraz odstráni použitím kyseliny fluorovodíkovej.
Odstránenie SiO2
Krok 10 - Ukladanie polysilikónu: Nesprávne vyrovnanie brány a CMOS tranzistor viedlo by to k nežiaducej kapacite, ktorá by mohla poškodiť obvod. Aby sa zabránilo tomuto „uprednostňovanému procesu hradla“, dáva sa prednosť tomu, kde sa hradlové oblasti vytvárajú pred vytvorením zdroja a odtoku pomocou iónovej implantácie.
Ukladanie polysilikónu
Na vytvorenie brány sa používa polysilikón, ktorý odoláva vysokej teplote vyššej ako 80000c keď je oblátka podrobená žíhaniu na vytvorenie zdroja a odtoku. Polysilikón sa nanáša pomocou Proces chemického nanášania cez tenkú vrstvu oxidu brány. Tento tenký oxid hradla pod vrstvou polysilikónu zabraňuje ďalšiemu dopingu pod oblasťou hradla.
Krok 11 - Vytvorenie regiónu brány: Okrem dvoch regiónov potrebných na vytvorenie brány pre Tranzistory NMOS a PMOS zvyšná časť polysilikónu sa odstráni.
Vytvorenie regiónu brány
Krok 12 - Oxidačný proces: Na doštičke sa nanáša oxidačná vrstva, ktorá slúži ďalej ako štít procesy difúzie a metalizácie .
Oxidačný proces
Krok 13 - Maskovanie a difúzia: Na vytváranie oblastí na difúziu nečistôt typu n pomocou maskovania sa vytvárajú malé medzery.
Maskovanie
Použitím difúzneho procesu sú vyvinuté tri oblasti n + pre tvorbu terminálov NMOS.
N-difúzia
Krok 14 - Odstránenie oxidu: Oxidová vrstva sa odstráni.
Odstránenie oxidu
Krok 15 - Difúzia typu P: Podobne ako pri difúzii typu n sa uskutočňujú formácie koncoviek difúzie typu p PMOS.
Difúzia typu P
Krok 16 - Pokladanie oxidu silného poľa: Pred vytvorením kovových koncoviek sa položí oxid silného poľa, aby sa vytvorila ochranná vrstva pre oblasti oblátky, kde nie sú potrebné žiadne koncovky.
Vrstva oxidu silného poľa
Krok 17 - Metalizácia: Tento krok sa používa na vytvorenie kovových svoriek, ktoré umožňujú vzájomné prepojenie. Na celú oblátku sa natiera hliník.
Metalizácia
Krok 18 - Odstránenie prebytočného kovu: Prebytočný kov sa odstráni z oblátky.
Krok 19 - Vytvorenie terminálov: V medzerách vytvorených po odstránení prebytočného kovu sú vytvorené svorky pre prepojenia.
Vytvorenie terminálov
Krok 20 - Priradenie názvov terminálov: Názvy sú priradené koncovým prístrojom Tranzistory NMOS a PMOS .
Priradenie názvov terminálov
Výroba CMOS pomocou technológie P well
Proces p-jamky je podobný procesu N-jamky s tým rozdielom, že sa tu používa substrát typu n a uskutočňujú sa difúzie typu p. Pre jednoduchosť je obvykle preferovaný proces s N jamkami.
Výroba dvojitých trubíc CMOS
Použitím procesu s dvojitými trubicami je možné riadiť zosilnenie zariadení typu P a N. Rôzne kroky spojené s výroba CMOS metódou dvojitej trubice sú nasledujúce
- Zoberie sa ľahko dotovaný substrát typu n alebo p a použije sa epitaxiálna vrstva. Epitaxiálna vrstva chráni problém blokovania v čipu.
- Vysoko čisté kremíkové vrstvy s nameranou hrúbkou a presnou koncentráciou dopantu rastú.
- Tvorba skúmaviek pre P a N jamku.
- Konštrukcia z tenkého oxidu na ochranu pred kontamináciou počas difúznych procesov.
- Zdroj a odtok sa tvoria pomocou metód implantácie iónov.
- Strihy sú vyrobené na výrobu častí pre kovové kontakty.
- Metalizácia sa vykonáva na ťahanie kovových kontaktov
Rozloženie IC CMOS
Pohľad zhora na do CMOS výroba a usporiadanie je dané. Tu sú zreteľne viditeľné rôzne kovové kontakty a difúzie jamiek.
Rozloženie IC CMOS
Toto je teda všetko o Techniky výroby CMOS . Uvažujme oblátku 1 na štvorec rozdelenú na 400 čipov s plochou 50 mil na 50 mil. Výroba tranzistora trvá asi 50 mil2 metrov. Preto každý IC obsahuje 2 tranzistory, takže na každej oblátke sú zabudované 2 x 400 = 800 tranzistorov. Ak sa na každú dávku spracuje 10 doštičiek, je možné súčasne vyrobiť 8000 tranzistorov. Aké rôzne komponenty ste spozorovali na IC?
