Proces izrade CMOS tranzistora

Proces izrade CMOS tranzistora

Bilo je doba u kojem su računala bila toliko mamutska da su za njihovu lakoću bili potrebni sobni prostori. Ali danas su toliko razvijeni da ih čak možemo lako nositi i kao bilježnice. Inovacija koja je to omogućila bio je koncept integriranih krugova. U Integrirani krugovi , veliki broj aktivnih i pasivni elementi zajedno s njihovim međusobnim vezama razvijaju se na maloj silicijskoj pločici presjeka obično 50 x 50 mil. Osnovni postupci koji se slijede za proizvodnju takvih sklopova uključuju epitaksijalni rast, prikrivenu difuziju nečistoće, rast oksida i nagrizanje oksida, koristeći fotolitografiju za izradu uzorka.



Sastavni dijelovi preko oblatne uključuju otpore, tranzistore, diode, kondenzatore itd. ... Najsloženiji element za proizvodnju preko IC-a su tranzistori. Tranzistori su raznih vrsta kao što su CMOS, BJT, FET. Na temelju zahtjeva odabiremo vrstu tranzistorske tehnologije koja će se implementirati preko IC-a. U ovom članku upoznajmo se s pojmom CMOS izrada (ili) izrada tranzistora kao CMOS-a.


CMOS izrada

Za manje rasipanje snage CMOS tehnologija koristi se za implementaciju tranzistora. Ako nam je potreban brži sklop, tranzistori su implementirani IC koristeći BJT . Izrada CMOS tranzistori jer se IC-ovi mogu izvesti na tri različite metode.





Tehnologija N-bunara / P bunara, gdje se difuzija n-tipa vrši preko podloge p-tipa, odnosno difuzija p-tipa preko podloge n-tipa.

The Tehnologija dvostrukih izvora , gdje NMOS i PMOS tranzistor razvijaju se preko oblatne istodobnom difuzijom preko epitaksijalne baze rasta, umjesto supstrata.



Postupak silicij na izolatoru, gdje se umjesto korištenja silicija kao podloge izolacijski materijal koristi za poboljšanje brzine i osjetljivosti na zasun.


Tehnologija N- bušotina / P-bušotina

CMOS se može dobiti integriranjem oba NMOS i PMOS tranzistori preko iste silicijske oblatne. U tehnologiji N-bunara bušotina n-tipa difundira se na podlozi p-tipa, dok je u P-bušotini obratna.

Koraci izrade CMOS-a

The Postupak izrade CMOS-a teći izvodi se pomoću dvadeset osnovnih koraka izrade, dok se proizvodi pomoću tehnologije N-well / P-well.

Izrada CMOS-a pomoću N dobro

Korak 1: Prvo odaberemo podlogu kao osnovu za izradu. Za N-jažicu odabire se silikonska podloga tipa P.

Podloga

Podloga

Korak 2 - Oksidacija: Selektivna difuzija nečistoća n-tipa postiže se korištenjem SiO2 kao prepreke koja štiti dijelove oblatne od onečišćenja podloge. SiOdvapostavlja se postupkom oksidacije izvedenim izlaganjem supstrata visokokvalitetnom kisiku i vodiku u oksidacijskoj komori na približno 10000c

Oksidacija

Oksidacija

Korak 3 - Uzgoj fotorezista: U ovoj fazi kako bi se omogućilo selektivno jetkanje, sloj SiO2 podvrgava se procesu fotolitografije. U tom procesu oblatna je presvučena jednoličnim filmom fotoosjetljive emulzije.

Uzgoj fotorezista

Uzgoj fotorezista

Korak 4 - Maskiranje: Ovaj je korak nastavak postupka fotolitografije. U ovom koraku izrađuje se željeni obrazac otvorenosti pomoću matrice. Ova se šablona koristi kao maska ​​preko fotootpora. Podloga je sada izložena UV zrake fotootpor prisutan ispod izloženih područja maske postaje polimeriziran.

Maskiranje fotorezista

Maskiranje fotorezista

Korak 5 - Uklanjanje neosvijetljenog fotootpora: Maska se uklanja, a neosvijetljeno područje fotootpora otapa se razvojem oblatne uporabom kemikalije poput trikloroetilena.

Uklanjanje Photoresista

Uklanjanje Photoresista

Korak 6 - bakropis: Oblatna je uronjena u otopinu za nagrizanje fluorovodonične kiseline, koja uklanja oksid s područja kroz koja se difundira dopanti.

Nagrizanje SiO2

Nagrizanje SiO2

Korak 7 - Uklanjanje cijelog sloja fotootpora: Tijekom postupak bakropisa , oni dijelovi SiO2 koji su zaštićeni slojem fotootpora nisu pogođeni. Maska s fotootpornikom sada se uklanja kemijskim otapalom (vrućim H2SO4).

Uklanjanje fotootpornog sloja

Uklanjanje fotootpornog sloja

Korak 8 - Formiranje N-bušotine: N-nečistoće difundiraju se u supstrat p-tipa kroz izloženo područje stvarajući tako N-jamicu.

Stvaranje N-bušotine

Stvaranje N-bušotine

Korak 9 - Uklanjanje SiO2: Sloj SiO2 sada se uklanja upotrebom fluorovodične kiseline.

Uklanjanje SiO2

Uklanjanje SiO2

Korak 10 - Taloženje polisilicija: Neusklađenost vrata a CMOS tranzistor dovelo bi do neželjenog kapaciteta koji bi mogao naštetiti krugu. Dakle, da bi se spriječio ovaj 'postupak samoporavnanja vrata', preferira se tamo gdje se vrata oblikuju prije stvaranja izvora i odvoda pomoću ionske implantacije.

Taloženje polisilicija

Taloženje polisilicija

Polisilicij se koristi za formiranje vrata jer može podnijeti visoku temperaturu veću od 80000c kada je oblatna podvrgnuta metodama žarenja radi stvaranja izvora i odvoda. Polisilicij se taloži pomoću Postupak kemijskog taloženja preko tankog sloja oksida na vratima. Ovaj tanki oksid vrata ispod sloja polisilicija sprječava daljnje dopiranje ispod područja vrata.

Korak 11 - Formiranje regije vrata: Osim dvije regije potrebne za formiranje vrata za NMOS i PMOS tranzistori ostatak polisilicija se uklanja.

Formiranje regije vrata

Formiranje regije vrata

Korak 12 - Postupak oksidacije: Preko oblatne se taloži oksidacijski sloj koji djeluje kao štit za dalje postupci difuzije i metalizacije .

Proces oksidacije

Proces oksidacije

Korak 13 - Maskiranje i difuzija: Za izradu područja za difuziju nečistoća tipa n pomoću postupka maskiranja napravljeni su mali razmaci.

Maskiranje

Maskiranje

Korištenjem procesa difuzije razvijena su tri n + područja za stvaranje terminala NMOS-a.

N-difuzija

N-difuzija

Korak 14 - Uklanjanje oksida: Oksidni sloj se skida.

Uklanjanje oksida

Uklanjanje oksida

Korak 15 - Difuzija tipa P: Slično difuziji n-tipa za oblikovanje terminala PMOS-ove difuzije provodi se.

Difuzija tipa P

Difuzija tipa P

Korak 16 - Polaganje oksida gustog polja: Prije oblikovanja metalnih stezaljki položi se oksid debelog polja kako bi se stvorio zaštitni sloj za područja oblatne na kojima nisu potrebne stezaljke.

Sloj oksida gustog polja

Sloj oksida gustog polja

Korak 17 - Metalizacija: Ovaj se korak koristi za oblikovanje metalnih stezaljki koje mogu osigurati međusobne veze. Aluminij se razmazuje po cijeloj oblatni.

Metalizacija

Metalizacija

Korak 18 - Uklanjanje viška metala: Višak metala uklanja se iz oblatne.

Korak 19 - Formiranje terminala: U prazninama nastalim nakon uklanjanja viška metalnih stezaljki nastaju za međusobne veze.

Formiranje terminala

Formiranje terminala

Korak 20 - Dodjela naziva terminala: Imena se dodjeljuju terminalima NMOS i PMOS tranzistori .

Dodjela naziva terminala

Dodjela naziva terminala

Izrada CMOS-a pomoću tehnologije P well

Postupak p-bušotine sličan je postupku N-ja, osim što se ovdje koristi supstrat n-tipa i provode se difuzije p-tipa. Radi jednostavnosti obično se daje prednost N postupcima.

Izrada dvostrukih cijevi CMOS-a

Korištenjem postupka s dvije cijevi može se kontrolirati pojačanje uređaja tipa P i N. Različiti koraci uključeni u izrada CMOS-a primjenom metode s dvije cijevi su kako slijedi

    • Uzima se lagano dopirana podloga tipa n ili p i koristi se epitaksijalni sloj. Epitaksijalni sloj štiti problem zasuna u čipu.
    • Uzgajaju se slojevi silicija visoke čistoće izmjerene debljine i točne koncentracije dodavanja.
    • Formiranje cijevi za bušotinu P i N.
    • Tanka oksidna konstrukcija za zaštitu od onečišćenja tijekom difuzijskih procesa.
    • Izvor i odvod nastaju metodama implantacije iona.
    • Izrezi su napravljeni za izradu dijelova za metalne kontakte.
    • Metalizacija se vrši za izvlačenje metalnih kontakata

Izgled CMOS IC-a

Pogled odozgo na na CMOS izrada i raspored je dano. Ovdje se mogu jasno vidjeti različiti metalni kontakti i difuzije N bunara.

Izgled CMOS IC-a

Izgled CMOS IC-a

Dakle, ovdje se radi o svemu Tehnike izrade CMOS-a . Razmotrimo oblatnu veličine 1 u kvadratu podijeljenu na 400 žetona površine 50 mil x 50 mil. Za proizvodnju tranzistora potrebno je područje od 50 mil2. Dakle, svaki IC sadrži 2 tranzistora, tako da su na svakoj pločici izgrađena 2 x 400 = 800 tranzistora. Ako se obradi 10 pločica u svakoj seriji, tada se može istovremeno proizvesti 8000 tranzistora. Koje ste različite komponente primijetili na IC-u?