Y broses weithgynhyrchu fanwl o sglodion!

█ Ocsidiad

Yn gyntaf, rhoddir haen ocsid ar y wafer wedi'i deisio a'i sgleinio. Pwrpas ocsidiad yw ffurfio ffilm amddiffynnol (haen ocsid) ar yr wyneb wafferi bregus. Mae'r haen ocsid hon yn atal y wafer rhag cael ei heffeithio gan amhureddau cemegol, cerrynt gollyngiadau ac ysgythru.

Mae ocsidiad sych yn golygu cyflwyno ocsigen pur, sy'n llifo ar draws wyneb y wafer ac yn adweithio â silicon i ffurfio haen silicon deuocsid. Mae ocsidiad gwlyb yn defnyddio ocsigen ac anwedd dŵr hydawdd iawn.

█ Ffotolithograffeg (Gorchuddio, Cyn-pobi, Datguddio, Post-pobi, Datblygu)

Mae ffotolithograffeg, yn syml, fel argraffydd yn "ysgythru" y patrwm cylched sglodion ar y wafer.

Gellir rhannu ffotolithograffeg yn dri phrif gam: cotio, datguddiad a datblygiad. Gadewch i ni edrych ar bob un yn ei dro.

Y cyntaf yw cotio. Gelwir y glud hwn yn ffotoresist, a elwir weithiau hefyd yn ffotoresist, ac mae'n ddeunydd ffotosensitif.

Mae dau fath o ffotoresydd: positif a negyddol.

Mae ffotoresydd positif, pan fydd yn agored i belydr golau penodol (amlygiad), yn newid ei strwythur moleciwlaidd, gan ddod yn fwy toddi yn haws. Mae ffotoresist negyddol, ar y llaw arall, yn dod yn anodd ei hydoddi ar ôl dod i gysylltiad. Defnyddir ffotoresydd positif yn y rhan fwyaf o achosion.

Gorchuddio

Plât gwydr neu chwarts gyda haen batrymog o ddeunydd afloyw (fel cromiwm) yw mwgwd ffoto. Y patrwm hwn yn ei hanfod yw'r glasbrint ar gyfer y sglodyn, neu'r cynllun cylched integredig.

Masg ffoto

Mewn peiriant lithograffeg, mae'r wafer a'r mwgwd ffoto wedi'u gosod yn union. Yna, mae ffynhonnell golau arbennig (lamp anwedd mercwri neu laser excimer) yn allyrru pelydryn o olau (golau uwchfioled). Mae'r pelydr hwn yn mynd trwy doriadau yn y mwgwd ffoto a lensys lluosog (i ganolbwyntio'r golau), gan ei daflu i ardal fach o'r waffer yn y pen draw.

Felly mae'r patrwm cylched cymhleth yn cael ei "ragamcanu" ar y wafer.

Gan ddefnyddio ffotoresydd positif fel enghraifft, mae'r ffotoresydd yn yr ardal agored yn dod yn hydoddi'n haws. Mae'r ffotoresydd heb ei ddatgelu yn parhau heb ei ddifrodi.

Mae'r gosodiadau mecanyddol sy'n dal y wafer a'r mwgwd ffoto yn symud yn gyson, ac mae'r trawst golau yn goleuo'r wafer yn barhaus. Yn y pen draw, mae'r cylchedwaith ar gyfer dwsinau i gannoedd o sglodion yn cael ei "dynnu" ar y wafer cyfan.

Y Broses Lithograffeg

Ar ôl i'r wafer silicon adael y peiriant lithograffeg, mae'n mynd trwy broses wresogi a phobi (pobi am 20 munud ar 120-180 gradd), a elwir yn ôl-bobi.

Pwrpas post pobi yw sicrhau bod yr adwaith ffotocemegol yn y ffotoresydd wedi'i gwblhau'n llawn, gan wneud iawn am ddwysedd datguddiad annigonol. Mae postio{2}}bake hefyd yn lleihau'r patrymau tebyg i fodrwy sy'n ymddangos ar ôl datblygiad ffotoresist oherwydd effaith tonnau sefyll.

Nesaf daw datblygiad. Ar ôl dod i gysylltiad, mae'r wafer yn cael ei drochi mewn datrysiad sy'n datblygu. Mae'r datrysiad sy'n datblygu yn tynnu'r ffotoresydd agored (ffotoresydd positif), gan ddatgelu'r patrwm.

█ Ysgythriad

Iawn, gadewch i ni barhau i drafod y broses gweithgynhyrchu sglodion. Nawr, er bod y patrwm yn weladwy, dim ond rhan o'r ffotoresydd rydyn ni wedi'i ddileu. Yr hyn y mae gwir angen i ni ei dynnu yw'r haen ocsid sylfaenol (y rhan nad yw'n cael ei diogelu gan y ffotoresist).

Mewn geiriau eraill, mae angen inni barhau i "gloddio" yn ddyfnach. Ysgythru yw'r broses a ddefnyddir ar y cam hwn. Rhennir prosesau ysgythru yn ddau fath: ysgythru gwlyb ac ysgythru sych.

Mae ysgythru gwlyb yn golygu trochi'r wafer mewn hydoddiant hylif sy'n cynnwys cemegau penodol, gan ddefnyddio adwaith cemegol i hydoddi'r strwythur lled-ddargludyddion (ffilm ocsid) nad yw'n cael ei warchod gan y ffotoresydd.

Mae ysgythru sych yn defnyddio plasma neu drawstiau ïon i beledu'r wafer, gan ddileu'r strwythur lled-ddargludyddion heb ei amddiffyn.

Mae dau gysyniad yn bwysig mewn prosesau ysgythru: isotropi (neu anisotropi) a detholusrwydd.

Mae ysgythru gwlyb yn mynd i bob cyfeiriad, a dyna pam y mae'r term "isotropi." Ysgythriad sych yn unig yn y cyfeiriad perpendicwlar, a dyna pam y term "anisotropi." Mae'r olaf yn amlwg yn well.

Yn ystod ysgythru, mae'r haen ocsid a'r ffotoresydd yn cael eu hysgythru. O dan yr un amodau ysgythru, cymhareb y gyfradd ysgythru photoresist i gyfradd ysgythru y deunydd sy'n cael ei ysgythru (haen ocsid) yw'r detholusrwydd. Yn amlwg, mae angen inni ysgythru cyn lleied o ffotoresydd â phosibl ac ysgythru cymaint o haen ocsid â phosibl.

█ Cyffuriau (Mewnblannu Ion)

Iawn, mae hynny'n cloi'r broses "gwneud twll". Ar y pwynt hwn, mae wyneb y wafer wedi'i ysgythru â gwahanol ffosydd a phatrymau. Nesaf, gadewch i ni edrych ar y broses dopio.

Wrth gyflwyno gwybodaeth sglodion sylfaenol (Sut yn union mae sglodion lled-ddargludyddion yn gweithio?), Soniais mai transistorau yw blociau adeiladu sylfaenol sglodion. Mae pob transistor wedi'i seilio ar gyffordd PN. Fel y dangosir yn y diagram isod (transistor MOSFET, NPN), mae'n cynnwys ffynhonnau P-, ffynhonnau N-, sianeli, gatiau, ac ati.

Dim ond y tyllau a greodd y ffotolithograffeg a'r ysgythru blaenorol. Nesaf, mae angen i ni adeiladu ffynhonnau P-ac N{-yn seiliedig ar y tyllau hyn. Nid yw silicon pur ei hun yn{-ddargludol. Er mwyn gwneud silicon pur an-ddargludol yn lled-ddargludydd, rhaid i ni gyflwyno amhureddau (a elwir yn dopants) i'r silicon i newid ei briodweddau trydanol.

Er enghraifft, gall dopio silicon â ffosfforws, antimoni ac arsenig gynhyrchu N-ffynhonnau. Mae dopio â boron, alwminiwm, gallium, ac indium yn creu ffynnon P-.

Mae gan N atomau electronau rhydd. Mae gan atomau P lawer o dyllau a nifer fach o electronau rhydd. Trwy gymhwyso giât a foltedd i'r sianel, mae electronau yn yr atomau P yn cael eu denu, gan ffurfio sianel electronau (sianel). Mae cymhwyso foltedd rhwng y ddau atom N yn creu cerrynt rhwng y cyffyrdd NPN.

Fel y dangosir yn y diagram isod:

Yn y diagram, y gwaelod yw'r swbstrad P-ffynnon. N-ffynhonnau yw'r ddau dwll. Hynny yw, wrth wneud y transistor NPN hwn, defnyddir mewnblannu ïon cyn y broses ocsideiddio gychwynnol. Caiff y swbstrad ei ddopio â boron yn gyntaf (sy'n cynnwys ychydig bach o ffosfforws), gan ddod yn swbstrad ffynnon P. (Er rhwyddineb darllen, wnes i ddim esbonio'r cam hwn yn gynharach.) Nawr, mae'r twll-gwneud rhan yn gallu cael ei ddopio â ffosfforws i ddod yn N-ffynnon. Ydych chi'n deall? Pwrpas dopio yw creu cyffordd PN, gan greu transistor.

Mae dopio yn cynnwys dwy broses: trylediad thermol a mewnblannu ïon. Oherwydd bod trylediad thermol yn anodd cyflawni trylediad dethol, mae mewnblannu ïon yn cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd ar gyfer y rhan fwyaf o geisiadau ac eithrio anghenion penodol.

Mewnblannu ïon yw'r broses o ddefnyddio pelydr gronynnau ynni uchel i chwistrellu amhureddau yn uniongyrchol i wafferi silicon.