Struktura CMOS Click to edit Master text styles warstwy izolacyjne (CVD) Second Level kontakt tlenek polowy (utlenianie podłoża) NMOS metal II metal I PWELL podłoże P PMOS NWELL przelotka (VIA) obszary słabo domieszkowanego drenu i źródła
Physical structure Layout representation Schematic representation CVD oxide Poly gate Metal 1 Source L Click to edit drawn L drawn Master text styles n+ n+ Gate oxide p-substrate (bulk) Drain L effective W drawn G S D B
Tranzystor MOS powstaje w układzie scalonym zawsze gdy nastapi przecięcie ścieżki polikrzemowej z warstwą dyfuzji Click to edit Master text styles Gate Drain Source D G S
Wytworzone maski stanowią matrycę, która pozwala na powielanie struktury układu na całej powierzchni płytki krzemowej Click to edit Master text styles
Technologia a) c) Click krzemowa to edit Master title style b) d) Wytwarzanie masek (a,b) Wytwarzanie płytek krzemowych (c,d) Wytwarzanie Second elementów Level i połączeń (e) Testowanie Third ostrzowe Level (f) Selekcja płytek Fourth (g) Level Cięcie płytki (h) Montaż (i) Testowanie końcowe Click to edit Master text styles e) f) g) h) i)
Wytwarzanie płytek Click to krzemowych edit Master title style Wytworzenie krzemu polikrystalicznego Click to edit Master text styles Wytworzenie monokryształu krzemu Cięcie Third Level Third Level Fourth Level Polerowanie mechaniczne i chemiczne Czyszczenie Kontrola Pakowanie i wysyłka
Czysty krzem Click to edit Master text styles Second koncentracja Level atomów zanieczyszczeń Third Third mniejsza Levelniż 10 13 at/cm 3 Fourth jeden Level atom zanieczyszczenia na 10 miliardów atomów krzemu 99.9999999% zawartości krzemu
Metoda Czochralskiego wyciąganie Click to edit Master text styles tygiel kwarcowy roztopiony krzem obrót zarodek walec krzemowy
Wytapianie strefowe obrót Click to edit Master text styles próżnia roztopiona strefa rura kwarcowa krzem polikrystaliczny nagrzewanie indukcyjne krzem monokrystaliczny zarodek kryształu
Wytwarzanie elementów i połączeń Click Zmiana to edit właściwości Master text materiału styles lub Second nałożenie Level nowej warstwy Third Fotolitografia Level Fourth Trawienie Level
Zmiana Click to właściwości edit Master title materiału style Click Domieszkowanie to edit Master w text drodze styles dyfuzji Second Domieszkowanie Level przez implantację jonów Third Utlenianie Level podłoża
Domieszkowanie w drodze dyfuzji Click to edit Master text styles Dyfuzja w ciele stałym jest to ruch atomów w sieci krystalicznej na skutek różnej ich koncentracji w różnych obszarach sieci. Temperatura 800-1200 C im temperatura jest większa tym dyfuzja jest szybsza
Domieszkowanie w drodze dyfuzji Bor, Click fosfor to lub edit arsen Master z fazy text gazowej styles Dyfuzja pionowa i pozioma Physical structure cross section Lateral Fourth Level p-type epitaxial layer diffusion n-well Mask (top view) n-well mask
Domieszkowanie przez Click implantację to edit Master jonów title style Polega na "wbijaniu" przyspieszonych w polu elektrycznym jonów domieszki w materiał podłoża Click to edit Master text styles Jony domieszek rozpędzone w polu elektrycznym Energia Third jonów: Level kilkaset kev Wąski profil domieszkowania Uszkodzenie struktury siatki krystalicznej Konieczność wygrzewania Późniejsza dyfuzja domieszek Duża dokładność dawki
Wytwarzanie warstwy dwutlenku krzemu SiO 2 Click to edit Master text styles 1. Utlenianie Termiczne w suchym tlenie Termiczne w parze wodnej
Click Utlenianie to edit Master podłoża title style Click Temperatura to edit Master 950-1150 C text styles Second Zużywane Level podłoże (44% grubości tlenku) Third Szybkość Level zależy do ciśnienia i Fourth temperatury Level Fifth Suche Level lub mokre: Si + Si + O 2 2H O SiO + 2H 2 SiO 2 2 2
2. Nakładanie warstwy tlenku Click to edit Master text styles Tlenki pasywujące i zabezpieczające można otrzymać tylko metodą nakładania Reakcja chemiczna w atmosferze gazowej
Nanoszenie nowych warstw Click monokrystaliczne, to edit Master text styles polikrystaliczne warstwy metali trudno topliwych. Chemical Vapor Deposition (CVD) Low Pressure CVD Fourth Level Plasma Enhanced CVD Metodami osadzania wytwarza się warstwy dielektryczne, Physical Vapor Deposition (PVD) Evaporation Sputtering
Maskowanie i litografia polega na «przekopiowaniu» na powierzchni płytki motywu przedstawiającego każdy poziom maski Click to edit Master text styles
Fotolitografia (rzeźbienie światłem) Click warstwą to edit fotorezystu Master text styles Pokrycie płytki krzemowej równomierną Naświetlenie Rozpuszczenie obszaru naświetlonego lub nienaświetlonego Operacje technologiczne na Fourth Level odkrytych obszarach Usunięcie utwardzonego fotorezystu p p p
Click to Typy edit Master litografii title style Click Optyczna to edit (praktycznie Master ultrafiolet) text styles (0.3-0.4 µm) Second Level Rentgenowska (promienie X o małej energii) (1-100 Third Angstroem) Level Elektronowa (strumień elektronów) (dł. fali dla energii 10keV - 1Angstroem) Jonowa (strumień jonów)
Click to edit Master text styles
Optical Proximity Correction Click to edit Master text styles korekcja gęstości optycznej wiązki Źródło: Numerical Technologies http://www.numeritech.com
Click Maski to edit wielofazowe Master title style zwiększanie rozdzielczości odwzorowania cd. Click to edit Master text styles Interferencja światła z sąsiednich otworów Przesunięcie fazowe fali świetlnej Źródło: Numerical Technologies http://www.numeritech.com
Trawienie anisotropic etch (ideal) Click to edit Master text styles Second Level Występuje we wszystkich kierunkach Wytrawianie poziome powoduje Fifth powstawanie Level podtrawień (under cut) Usuwanie niezabezpieczonego materiału Uprzywilejowany kierunek minimalizuje podtrawienia isotropic etch undercut preferential etch undercut resist layer 1 layer 2 resist layer 1 layer 2 resist layer 1 layer 2
Trawienie - techniki Trawienie mokre użycie odczynników Click to edit Master text styles chemicznych do usunięcia zbędnego materiału Trawienie Second Level suche lub w plazmie użycie zjonizowanych gazów aktywnych wspomaganych przez wytworzoną plazmą Zalety trawienia Fifth Level suchego: Fourth Level Fifth Level Wysoka rozdzielczość Wysoka anizotropia
Click to edit Master text styles Parametry trawienia selektywność- zdolność do wybiórczego trawienia jednego materiału bez szkody dla innych materiałów znajdujących się na tej samej płytce anizotropowość Fifth - znacznie Level większa szybkość trawienia w jednym, wyróżnionym kierunku zapewnia większą wierność w odwzorowywaniu kształtów