Pwosesis fabrikasyon an detay nan chips!

█ Oksidasyon

Premyèman, yo aplike yon kouch oksid sou wafer la koupe ak poli. Objektif oksidasyon an se fòme yon fim pwoteksyon (kouch oksid) sou sifas wafer frajil la. Kouch oksid sa a anpeche wafer la afekte pa enpurte chimik, aktyèl flit, ak grave.

Oksidasyon sèk enplike nan entwodwi oksijèn pi bon kalite, ki koule atravè sifas la wafer epi reyaji ak Silisyòm pou fòme yon kouch diyoksid Silisyòm. Oksidasyon mouye itilize tou de oksijèn ak vapè dlo trè idrosolubl.

█ Fotolitografi (kouvwi, pre-boulanjri, ekspoze, apre-boulanjri, devlopman)

Fotolitografi, tou senpleman mete, se tankou yon enprimant "grave" modèl sikwi chip la sou wafer la.

Fotolitografi ka divize an twa etap prensipal: kouch, ekspoze, ak devlopman. Ann gade chak youn nan vire.

Premye se kouch. Adezif sa a rele photoresist, pafwa yo rele tou photoresist, epi li se yon materyèl photosensible.

Gen de kalite fotorezist: pozitif ak negatif.

Photoresist pozitif, lè ekspoze a yon gwo limyè espesifik (ekspozisyon), sibi yon chanjman nan estrikti molekilè li yo, vin pi fasil fonn. Photoresist negatif, nan lòt men an, vin difisil yo fonn apre ekspoze. Photoresist pozitif yo itilize nan pifò ka yo.

Kouch

Yon fotomask se yon plak vè oswa kwats ak yon kouch modèl nan yon materyèl opak (tankou chromium). Modèl sa a se esansyèlman plan pou chip la, oswa layout sikwi entegre.

Photomask

Nan yon machin litografi, wafer la ak fotomask la jisteman fiks. Lè sa a, yon sous limyè espesyal (lanp vapè mèki oswa lazè excimer) emèt yon gwo limyè (limyè iltravyolèt). Gwo bout bwa sa a pase nan dekoupaj nan fotomask la ak lantiy miltip (pou konsantre limyè a), finalman pwojte li sou yon ti zòn nan wafer la.

Se konsa modèl sikwi konplike "pwojete" sou wafer la.

Sèvi ak fotorezist pozitif kòm yon egzanp, fotorezist la nan zòn ki ekspoze a vin pi fasil fonn. Photoresist ki pa ekspoze a rete san domaj.

Aparèy mekanik yo kenbe wafer la ak fotomask toujou ap deplase, ak gwo bout bwa a limyè kontinyèlman eklere wafer la. Alafen, sikwi a pou plizyè douzèn a dè santèn de chips "desine" sou wafer la tout antye.

Pwosesis litografi a

Apre wafer Silisyòm lan soti nan machin litografi a, li sibi yon pwosesis chofaj ak boulanjri (kwit pou 20 minit nan 120-180 degre), ke yo rekonèt kòm post-cuit.

Objektif post-cuit la se asire reyaksyon fotochimik nan fotorezist la konplètman fini, konpanse pou entansite ekspoze ensifizan. Post-kwit tou redwi bag-modèl ki parèt apre devlopman fotorezist akòz efè vag kanpe.

Apre sa, devlopman. Apre ekspoze, wafer la benyen nan yon solisyon devlope. Solisyon an devlope retire fotorezist ki ekspoze a (photoresist pozitif), revele modèl la.

█ Gravure

Oke, ann kontinye diskite sou pwosesis fabrikasyon chip la. Koulye a, byenke modèl la se vizib, nou te sèlman retire yon pòsyon nan fotorezist la. Ki sa nou reyèlman bezwen retire se kouch oksid ki kache (pati a pa pwoteje pa fotorezist).

Nan lòt mo, nou bezwen kontinye "fouye" pi fon. Pwosesis yo itilize nan etap sa a se grave. Pwosesis grave yo divize an de kalite: grave mouye ak grave sèk.

Mouye grave enplike plonje wafer la nan yon solisyon likid ki gen pwodwi chimik espesifik, lè l sèvi avèk yon reyaksyon chimik fonn estrikti nan semi-conducteurs (fim oksid) ki pa pwoteje pa photoresist la.

Gravure sèk sèvi ak plasma oswa reyon ion pou bonbade wafer la, retire estrikti a semi-conducteurs san pwoteksyon.

De konsèp enpòtan nan pwosesis grave: izotropi (oswa anisotropi) ak selektivite.

Mouye grave grave nan tout direksyon, pakonsekan tèm "izotropi." Gravure sèk sèlman nan direksyon pèpandikilè, pakonsekan tèm "anisotropi." Lèt la klèman pi bon.

Pandan grave, tou de kouch oksid la ak photoresist la grave. Anba menm kondisyon yo grave, rapò a nan pousantaj la grave photoresist ak pousantaj la grave nan materyèl la te grave (kouch oksid) se selektivite a. Klèman, nou bezwen grave tankou ti fotorezist ke posib ak grave kouch oksid ke posib.

█ Dopaj (enplantasyon ion)

Oke, sa konkli pwosesis "twou-fè" la. Nan pwen sa a, sifas wafer la te grave ak plizyè tranche ak modèl. Apre sa, ann gade nan pwosesis dopaj la.

Lè entwodwi konesans debaz chip (Ki jan egzakteman chips semi-conducteurs travay?), Mwen mansyone ke tranzistò yo se blòk bilding debaz yo nan chips. Chak tranzistò baze sou yon junction PN. Jan yo montre nan dyagram ki anba a (MOSFET tranzistò, NPN), li gen ladan P-puits, N-puits, chanèl, pòtay, elatriye.

Fotolitografi anvan an ak grave sèlman kreye twou yo. Apre sa, nou bezwen konstwi P-pi ak N-pi ki baze sou twou sa yo. Silisyòm pi li menm se pa-kondiktif. Pou fè ki pa-silisyòm pi kondiktif yon semi-conducteur, nou dwe prezante enpurte (ki rele dopant) nan Silisyòm nan pou chanje pwopriyete elektrik li yo.

Pa egzanp, dopaj Silisyòm ak fosfò, antimwàn, ak asenik ka pwodui N-pou. Dopaj ak bor, aliminyòm, galyòm, ak endyòm kreye yon P-pi.

N atòm yo gen elektwon gratis. P atòm yo gen anpil twou ak yon ti kantite elektwon gratis. Lè w aplike yon pòtay ak vòltaj nan kanal la, elektwon nan atòm P yo atire, fòme yon kanal elektwon (chanèl). Aplike vòltaj ant de atòm N yo kreye yon kouran ant junctions NPN yo.

Jan yo montre nan dyagram ki anba a:

Nan dyagram nan, anba a se substra P-byen an. De twou yo se N-pi. Sa vle di, lè w ap fè tranzistò NPN sa a, yo itilize enplantasyon ion anvan pwosesis oksidasyon inisyal la. Substra a premye dope ak bor (ki gen yon ti kantite fosfò), vin tounen yon P-substra byen. (Pou lekti fasil, mwen pa t eksplike etap sa a pi bonè.) Kounye a, pati ki fè twou a ka dope ak fosfò pou vin yon N-pi. Ou konprann? Objektif dopaj se kreye yon junction PN, kreye yon tranzistò.

Dopaj gen ladan de pwosesis: difizyon tèmik ak enplantasyon iyon. Paske difizyon tèmik difisil pou reyalize difizyon selektif, enplantasyon ion yo itilize kounye a pou pifò aplikasyon eksepte pou bezwen espesifik.

Enplantasyon iyon se pwosesis pou itilize yon gwo -enèji patikil pou enjekte dirèkteman enpurte nan yon wafer Silisyòm.