היה עידן שבו המחשבים היו בגודל כזה ממותה שכדי להתקין אותם, בקלות נדרש מקום בחדר. אבל היום הם כל כך מפותחים שאנחנו יכולים אפילו לשאת אותם כמחברות בקלות. החידוש שאפשר זאת היה הרעיון של מעגלים משולבים. ב מעגלים משולבים , מספר גדול של פעילים ו אלמנטים פסיביים יחד עם חיבורי הגומלין שלהם, הם מפותחים על רקיק סיליקון קטן, בדרך כלל של 50 על 50 מיליליטר בחתך רוחב. התהליכים הבסיסיים הבאים לייצור מעגלים כאלה כוללים צמיחה אפיטקסיאלית, דיפוזיה של טומאה רעולה, גידול תחמוצת ותחריט תחמוצת, באמצעות פוטוליתוגרפיה לייצור תבנית.
הרכיבים על גבי רקיק כוללים נגדים, טרנזיסטורים, דיודות, קבלים וכו '... האלמנט המסובך ביותר לייצור מעל IC הוא טרנזיסטורים. טרנזיסטורים הם מסוגים שונים כגון CMOS, BJT, FET. אנו בוחרים את סוג טכנולוגיית הטרנזיסטור המיושמת באמצעות IC בהתבסס על דרישות. במאמר זה נתוודע למושג ייצור CMOS (או) ייצור טרנזיסטורים כ- CMOS.
ייצור CMOS
לדרישה פחותה של פיזור חשמל טכנולוגיית CMOS משמש ליישום טרנזיסטורים. אם אנו זקוקים למעגל מהיר יותר, טרנזיסטורים מיושמים מעל שימוש ב- IC BJT . ייצור של טרנזיסטורי CMOS כמו IC ניתן לעשות בשלוש שיטות שונות.
הטכנולוגיה N-well / P-well, בה דיפוזיה מסוג n נעשית על פני מצע מסוג p או דיפוזיה מסוג p נעשית על פני מצע מסוג n בהתאמה.
ה טכנולוגיית בארות תאומות , איפה NMOS וטרנזיסטור PMOS מפותחים על רקיק על ידי דיפוזיה בו זמנית על בסיס צמיחה אפיטקסיאלי, ולא מצע.
תהליך הסיליקון על מבודד, במקום להשתמש בסיליקון כמצע, חומר בידוד משמש לשיפור המהירות ורגישות הסגירה.
טכנולוגיית N- באר / P- באר
ניתן להשיג CMOS על ידי שילוב של שניהם טרנזיסטורים NMOS ו- PMOS מעל אותו רקיק סיליקון. בטכנולוגיית N-well באר מסוג n מפוזרת על מצע מסוג p ואילו ב- P- גם זה הפוך.
שלבי ייצור CMOS
ה תהליך ייצור CMOS זְרִימָה מתבצעת באמצעות עשרים שלבי ייצור בסיסיים תוך כדי ייצור בטכנולוגיית N- באר / P- באר.
יצירת CMOS באמצעות באר N
שלב 1: ראשית אנו בוחרים מצע כבסיס לייצור. עבור N- באר, נבחר מצע סיליקון מסוג P.
מצע
שלב 2 - חמצון: דיפוזיה סלקטיבית של זיהומים מסוג n מתבצעת באמצעות SiO2 כמחסום המגן על חלקי רקיק מפני זיהום המצע. SiOשתייםמונח על ידי תהליך חמצון שנעשה תוך חשיפת המצע לחמצן ומימן באיכות גבוהה בתא חמצון בסביבות 10000ג
חִמצוּן
שלב 3 - גידול פוטוריסט: בשלב זה כדי לאפשר את הצריבה הסלקטיבית, שכבת SiO2 נתונה לתהליך הפוטוליתוגרפיה. בתהליך זה, רקיק מצופה בסרט אחיד של תחליב רגיש.
גידול של פוטורסיסט
שלב 4 - מיסוך: שלב זה הוא המשך תהליך הפוטוליתוגרפיה. בשלב זה, תבנית הפתיחות הרצויה נעשית באמצעות שבלונה. שבלונה זו משמשת כמסיכה על פני פוטוריסט. המצע נחשף כעת ל קרני UV רנטגן הפוטו שנמצא מתחת לאזורי המסכה החשופים מקבל פילמור.
מיסוך של פוטורסיסט
שלב 5 - הסרת הפוטוריסט שלא נמצא: המסכה מוסרת והאזור הבלתי חשוף של פוטוריסט מומס על ידי פיתוח ופלים באמצעות חומר כימי כמו טריכלוראתילן.
הסרת פוטורסיסט
שלב 6 - תחריט: הוופל טובל בתמיסת תחריט של חומצה הידרופלואורית, המסירה את התחמוצת מהאזורים שדרכם יש לפזר חומרים מסוממים.
תחריט של SiO2
שלב 7 - הסרת שכבת הפוטורסיסט המלאה: במהלך תהליך תחריט , החלקים האלה של SiO2 המוגנים על ידי שכבת פוטורסיסט אינם מושפעים. מסכת הפוטורסיסט מסולקת כעת באמצעות ממס כימי (H2SO4 חם).
הסרת שכבת הפוטורסיסט
שלב 8 - יצירת N- באר: זיהומים מסוג n מפוזרים למצע מסוג p דרך האזור החשוף ובכך יוצרים באר N.
היווצרות N- באר
שלב 9 - הסרת SiO2: שכבת ה- SiO2 מוסרת כעת באמצעות חומצה הידרופלואורית.
הסרת SiO2
שלב 10 - הצבת פוליסיליקון: כיוון השער של א טרנזיסטור CMOS יוביל לקיבול לא רצוי שעלול לפגוע במעגל. לכן כדי למנוע 'תהליך שער מיושר עצמי' מועדף כאשר אזורי שער נוצרים לפני היווצרות מקור וניקוז באמצעות השתלת יונים.
הפקדת פוליסיליקון
פוליסיליקון משמש להיווצרות השער מכיוון שהוא יכול לעמוד בטמפרטורה הגבוהה העולה על 80000ג כאשר רקיק נתון לשיטות חישול ליצירת מקור וניקוז. פוליסיליקון מופקד באמצעות תהליך הצבה כימית מעל שכבה דקה של תחמוצת שער. תחמוצת שער דקה זו מתחת לשכבת הפוליסיליקון מונעת סימום נוסף מתחת לאזור השער.
שלב 11 - היווצרות אזור השערים: למעט שני האזורים הנדרשים להיווצרות השער עבור טרנזיסטורים NMOS ו- PMOS החלק הנותר של פוליסיליקון מוסר.
היווצרות אזור השערים
שלב 12 - תהליך חמצון: שכבת חמצון מופקדת על גבי רקיק המשמש כמגן להמשך תהליכי דיפוזיה ומתכת .
תהליך חמצון
שלב 13 - מיסוך ופיזור: להכנת אזורים לדיפוזיה של זיהומים מסוג n באמצעות תהליך מיסוך נוצרים פערים קטנים.
מִסוּך
באמצעות תהליך דיפוזיה מפותחים שלושה אזורי n + ליצירת מסופים של NMOS.
דיפוזיה N
שלב 14 - הסרת תחמוצת: שכבת התחמוצת מוסרת.
הסרת תחמוצת
שלב 15 - דיפוזיה מסוג P: בדומה לדיפוזיה מסוג n ליצירת מסופים של דיפוזיה מסוג PMOS p.
דיפוזיה מסוג P
שלב 16 - הנחת תחמוצת שדה עבה: לפני היווצרות מסופי המתכת מונח תחמוצת שדה עבה ליצירת שכבת מגן לאזורי רקיק בהם אין צורך במסופים.
שכבת תחמוצת שדה עבה
שלב 17 - מתכת: שלב זה משמש ליצירת מסופי מתכת שיכולים לספק חיבורי גומלין. אלומיניום נמרח על כל רקיק.
מתכת
שלב 18 - הסרת עודפי מתכת: את המתכת העודפת מסירים מהוופל.
שלב 19 - יצירת מסופים: במרווחים שנוצרו לאחר הסרת מסופי מתכת עודפים נוצרים לחיבורי הגומלין.
הקמת מסופים
שלב 20 - הקצאת שמות הטרמינל: שמות מוקצים למסופים של טרנזיסטורים NMOS ו- PMOS .
הקצאת שמות טרמינל
ביצוע CMOS באמצעות טכנולוגיית P well
תהליך p-well דומה לתהליך N well, אלא שכאן משתמשים במצע מסוג n ומבוצעים דיפוזיות מסוג p. לפשטות בדרך כלל, עדיף תהליך N באר.
ייצור צינור תאומים של CMOS
באמצעות תהליך Twin-tube ניתן לשלוט ברווח של מכשירים מסוג P ו- N. צעדים שונים המעורבים ב ייצור CMOS בשיטת Twin-tube הם כדלקמן
- לוקחים מצע מסוג n או p מסומם קלות ומשתמשים בשכבת האפיטקסיאלית. שכבת אפיטקסיאלית מגנה על בעיית הסגר שבב.
- גדלים שכבות הסיליקון בעלות הטוהר הגבוה עם עובי מדוד וריכוז חומר הדופק המדויק.
- יצירת צינורות לבאר P ו- N.
- בניית תחמוצת דקה להגנה מפני זיהום בתהליכי דיפוזיה.
- מקור וניקוז נוצרים בשיטות השתלת יונים.
- חתכים מיוצרים להכנת מנות למגעי מתכת.
- מתכת נעשית לציור אנשי קשר ממתכת
פריסת ICOS IC
המבט העליון של ל- CMOS ייצור ופריסה נתון. כאן ניתן לראות בבירור אנשי קשר מתכתיים ודיפוסי N בארות.
פריסת ICOS IC
לפיכך, זה הכל בערך טכניקות ייצור CMOS . בואו ניקח בחשבון רקיק 1 בריבוע מחולק ל -400 שבבים של שטח פנים 50 מיל על 50 מיל. ייצור טרנזיסטור לוקח שטח של 50 מייל. מכאן שכל IC מכיל 2 טרנזיסטורים ולכן ישנם 2 x 400 = 800 טרנזיסטורים הבנויים על כל רקיק. אם מעבדים 10 ופלים בכל אצווה, ניתן לייצר 8000 טרנזיסטורים בו זמנית. מהם הרכיבים השונים שצפית ב- IC?
