Bilgisayarların, onları kurmak için kolayca bir oda alanına ihtiyaç duyulacak kadar büyük olduğu bir çağ vardı. Ama bugün o kadar gelişmişler ki, onları defter olarak bile kolaylıkla taşıyabiliyoruz. Bunu mümkün kılan yenilik, Entegre Devreler konseptiydi. İçinde Entegre devreler , çok sayıda aktif ve pasif unsurlar bunların ara bağlantıları ile birlikte, enine kesiti tipik olarak 50'ye 50 mil olan küçük bir silikon levha üzerinde geliştirilmiştir. Bu tür devrelerin üretimi için izlenen temel işlemler, model oluşturmak için fotolitografi kullanarak epitaksiyal büyüme, maskelenmiş safsızlık difüzyonu, oksit büyümesi ve oksit aşındırmayı içerir.
Gofret üzerindeki bileşenler dirençler, transistörler, diyotlar, kapasitörler vb. İçerir. IC'ler üzerinden üretilmesi en karmaşık unsur transistörlerdir. Transistörler çeşitli tiptedir CMOS, BJT, FET gibi. Gereksinimlere göre bir IC yerine uygulanacak transistör teknolojisi türünü seçiyoruz. Bu yazıda, kavramını öğrenelim CMOS fabrikasyonu (veya) CMOS olarak transistörlerin imalatı.
CMOS Fabrikasyonu
Daha az güç tüketimi gereksinimi için CMOS teknolojisi transistörleri uygulamak için kullanılır. Daha hızlı bir devreye ihtiyaç duyarsak, transistörler üzerinden uygulanır. IC kullanarak BJT . Fabrikasyonu CMOS transistörleri zira IC'ler üç farklı yöntemle yapılabilmektedir.
N-tipi difüzyonun bir p-tipi substrat üzerinde yapıldığı veya p-tipi difüzyonun sırasıyla n-tipi substrat üzerinde yapıldığı N-kuyu / P-kuyu teknolojisi.
İkiz kuyu teknolojisi , nerede NMOS ve PMOS transistörü bir substrattan ziyade bir epitaksiyel büyüme tabanı üzerinde eşzamanlı difüzyon yoluyla gofret üzerinde geliştirilir.
Silicon On Insulator işlemi, substrat olarak silikon kullanmak yerine hızı ve mandallama duyarlılığını iyileştirmek için bir yalıtkan malzeme kullanılır.
N-kuyu / P-kuyu Teknolojisi
CMOS, her ikisinin de entegre edilmesiyle elde edilebilir NMOS ve PMOS transistörleri aynı silikon gofret üzerinde. N-kuyu teknolojisinde n-tipi bir kuyu p-tipi bir substrat üzerinde yayılırken, P-kuyuda bunun tersi geçerlidir.
CMOS Üretim Adımları
CMOS fabrikasyon süreci akış N-kuyu / P-kuyu teknolojisi kullanılarak üretilirken yirmi temel fabrikasyon aşaması kullanılarak gerçekleştirilir.
N kuyusu kullanarak CMOS yapımı
Aşama 1: Öncelikle imalat için temel olarak bir alt tabaka seçiyoruz. N-kuyusu için, P-tipi bir silikon substrat seçilir.
Substrat
Adım 2 - Oksidasyon: N-tipi safsızlıkların seçici difüzyonu, gofretin kısımlarını substratın kirlenmesine karşı koruyan bir bariyer olarak Si02 kullanılarak gerçekleştirilir. SiOikisubstratı yüksek kaliteli oksijene ve hidrojene yaklaşık 1000 ° C'de bir oksidasyon odasında maruz bırakarak yapılan oksidasyon işlemi ile ortaya çıkar.0c
Oksidasyon
Adım 3 - Photoresist'in Büyümesi: Bu aşamada seçici dağlamaya izin vermek için SiO2 tabakası fotolitografi işlemine tabi tutulur. Bu işlemde, gofret tek tip bir ışığa duyarlı emülsiyon filmiyle kaplanır.
Photoresist'in Büyümesi
Adım 4 - Maskeleme: Bu adım, fotolitografi sürecinin devamıdır. Bu adımda, bir şablon kullanılarak istenen bir açıklık modeli yapılır. Bu şablon, fotorezistin üzerinde bir maske olarak kullanılır. Substrat şimdi maruz kalıyor UV ışınları maskenin açıkta kalan bölgelerinin altında bulunan fotorezist polimerize olur.
Photoresist'in Maskelemesi
Adım 5 - Maruz Kalmamış Fotoresistin Çıkarılması: Maske çıkarılır ve ışığa maruz kalmayan bölge, Trikloroetilen gibi bir kimyasal kullanılarak gofret geliştirilerek çözülür.
Photoresistin Kaldırılması
Adım 6 - Dağlama: Gofret, dopantların difüze edileceği alanlardan oksidi uzaklaştıran bir hidroflorik asit dağlama çözeltisine daldırılır.
SiO2 aşındırma
Adım 7 - Tüm Fotorezist Katmanın Çıkarılması: Sırasında dağlama süreci Fotorezist katman tarafından korunan Si02 kısımları etkilenmez. Fotorezist maskesi şimdi kimyasal bir çözücü (sıcak H2SO4) ile sıyrılıyor.
Photoresist Katmanın Çıkarılması
Adım 8 - N-kuyunun oluşumu: N-tipi safsızlıklar, açıkta kalan bölgeden p-tipi substrata yayılır ve böylece bir N-kuyusu oluşturur.
N-kuyunun oluşumu
Adım 9 - SiO2'nin Giderilmesi: SiO2 tabakası şimdi hidroflorik asit kullanılarak çıkarılır.
SiO2'nin Giderilmesi
Adım 10 - Polisilikonun Biriktirilmesi: Bir kapının yanlış hizalanması CMOS transistör devreye zarar verebilecek istenmeyen kapasitansa neden olabilir. Bu nedenle, bu “Kendinden hizalı geçit işlemi”, kaynak ve drenaj oluşumundan önce iyon implantasyonu kullanılarak kapı bölgelerinin oluşturulduğu yerlerde tercih edilir.
Polisilikon Biriktirme
Polisilikon, 8000'in üzerindeki yüksek sıcaklığa dayanabildiği için kapının oluşturulması için kullanılır.0c Bir gofret, kaynak ve drenaj oluşumu için tavlama yöntemlerine tabi tutulduğunda. Polisilikon kullanılarak yatırılır Kimyasal Biriktirme Süreci ince bir kapı oksit tabakası üzerinde. Polisilikon tabakanın altındaki bu ince geçit oksit, geçit bölgesinin altındaki daha fazla katkılamayı önler.
Adım 11 - Kapı Bölgesinin Oluşumu: Kapının oluşturulması için gerekli olan iki bölge dışında NMOS ve PMOS transistörleri Polisilikon'un kalan kısmı sıyrılır.
Gate Bölgesi Oluşumu
Adım 12 - Oksidasyon İşlemi: Gofretin üzerine, daha fazlası için bir kalkan görevi gören bir oksidasyon tabakası biriktirilir. difüzyon ve metalizasyon süreçleri .
Oksidasyon Süreci
Adım 13 - Maskeleme ve Difüzyon: Maskeleme işlemi kullanılarak n-tipi safsızlıkların difüzyonu için bölgeler yapmak için küçük boşluklar yapılır.
Maskeleme
Difüzyon işlemi kullanılarak NMOS terminallerinin oluşturulması için üç n + bölge geliştirilmiştir.
N-difüzyon
Adım 14 - Oksitin Giderilmesi: Oksit tabakası sıyrılır.
Oksitin Giderilmesi
Adım 15 - P-tipi Difüzyon: PMOS p-tipi difüzyon terminallerinin oluşturulması için n-tipi difüzyona benzer şekilde gerçekleştirilir.
P Tipi Difüzyon
Adım 16 - Kalın Alan Oksitin Döşenmesi: Metal terminalleri oluşturmadan önce, gofretin terminallere gerek olmayan bölgeleri için koruyucu bir tabaka oluşturmak üzere kalın bir alan oksidi serilir.
Kalın Alan oksit Katmanı
Adım 17 - Metalleştirme: Bu adım, ara bağlantılar sağlayabilen metal terminallerin oluşturulması için kullanılır. Alüminyum gofretin tamamına yayılır.
Metalleştirme
Adım 18 - Fazla Metalin Çıkarılması: Fazla metal gofretten çıkarılır.
Adım 19 - Terminallerin Oluşumu: Fazlalık metal uçların çıkarılmasından sonra oluşan boşluklarda ara bağlantılar için oluşturulur.
Terminallerin Oluşumu
Adım 20 - Terminal Adlarını Atama: İsimler terminallere atanır. NMOS ve PMOS transistörleri .
Terminal adlarının atanması
P well Teknolojisini kullanarak CMOS yapımı
P-kuyucuğu prosesi, burada n-tipi substratın kullanılması ve p-tipi difüzyonların gerçekleştirilmesi dışında N kuyulu prosesine benzer. Basitlik açısından genellikle N kuyulu işlem tercih edilir.
CMOS'un İkiz Tüp İmalatı
İkiz tüp işlemi kullanılarak P ve N tipi cihazların kazancı kontrol edilebilir. Çeşitli adımlar CMOS üretimi İkiz tüp yöntemini kullanarak aşağıdaki gibidir
- Hafifçe katkılı bir n veya p-tipi substrat alınır ve epitaksiyel katman kullanılır. Epitaksiyel katman, çipteki kilitlenme sorununu korur.
- Ölçülen kalınlığa ve tam katkı maddesi konsantrasyonuna sahip yüksek saflıktaki silikon tabakalar büyütülür.
- P ve N kuyusu için tüplerin oluşturulması.
- Difüzyon prosesleri sırasında kontaminasyondan korunmak için ince oksit yapı.
- İyon implantasyon yöntemleri kullanılarak kaynak ve dren oluşturulur.
- Metal kontaklar için kısımlar yapmak için kesikler yapılır.
- Metal kontakların çizilmesi için metalleştirme yapılır
CMOS IC Düzeni
Üst görünümü CMOS'a imalat ve düzen verilmiş. Burada çeşitli metal kontaklar ve N kuyu difüzyonları net bir şekilde görüntülenebilir.
CMOS IC Düzeni
Böylece, bu tamamen CMOS üretim teknikleri . 50 mil x 50 mil yüzey alanı olan 400 yongaya bölünmüş 1 karede bir gofret düşünelim. Bir transistör üretmek için 50 mil2'lik bir alan gerekir. Dolayısıyla, her IC 2 transistör içerir, bu nedenle her bir plaka üzerine inşa edilmiş 2 x 400 = 800 transistör vardır. Her partide 10 plaka işlenirse, aynı anda 8000 transistör üretilebilir. Bir IC'de gözlemlediğiniz çeşitli bileşenler nelerdir?
