Chương 3:Công nghệ xử lý CMOS
10
Chương 3
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CMOS
3.1 Quy trình tạo Wafer
Silic là chất bán dẫn trong trạng thái tinh khiết hay bán dẫn thuần, là chất
có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Độ dẫn điện của bán
dẫn có thể thay đổi bằng cách pha tạp chất vào Silic từ đó hình thành hai loại
chất bán dẫn mới là n và p, tùy thuộc vào nồng độ pha mà ta có n+ và p+.
Từ một lò nấu nỏng chảy Silic đa tinh thể kéo ra được thỏi Silic đơn tinh
thể bằng cách dùng thạc anh làm mồi và kéo lên, phương pháp này gọi là
phương pháo Czochralski. Ngày nay phương pháp phổ biến là sản xuất thẳng
vật liệu đơn tinh thể bằng cách cho lượng tạp chất bổ sung vào Silic nóng chảy
để cho đơn tinh thể với các chất dẫn điện theo yêu cầu.
Hình 3.1 Phương pháp Czochralski
Chương 3:Công nghệ xử lý CMOS
11
Hình 3.2 Thỏi Silic được kéo ra
Từ một thỏi Silic hình trục, cưa ngang ta được các miếng wafer.
Hình 3.3 Các tạo một wafer
Chương 3:Công nghệ xử lý CMOS
12
Có nhiều độ rộng wafer khác nhau và càng ngày kích thước càng được
tăng rộng:
Hình 3.4 Hình dạng và kích thước wafer
3.2 Phương pháp khuếch tán và bắn electron
Để tạo nên các linh kiện khác nhau thì cần phải có các bán dẫn khác nhau
như n, p, n+ và p+. Để tạo được các chất bán dẫn khác nhau cần phải pha tạp
chất với những tỷ lệ khác nhau, muốn làm được điều này cần phải sử dụng
Epitaxy, lắng đọng hay nuôi cấy và khuếch tán. Epitaxy bao hàm việc nuôi một
màng đơn tinh thể lên bề mặt của Silic (đã là đơn tinh thể rồi) bằng đưa bề mặt
wafer chịu nhiệt độ nâng cao và nguồn của chất pha vào. Lắng đọng phải bao
hàm quá trình bốc hơi vật liệu kích thích vào vật liệu Silic theo sau bằng một
3
3
i
in
nc
ch
he
es
s
d
di
ia
am
me
et
te
er
r
4
4
i
in
nc
ch
he
es
s
6
6
i
in
nc
ch
he
es
s
8
8
i
in
nc
ch
he
es
s
1
12
2
i
in
nc
ch
he
es
s
~ 300mm
Single die
Wafer
Chương 3:Công nghệ xử lý CMOS
13
chu trình nhiệt, nó dùng để dồn tạp chất từ bề mặt silic vào thể tích chung. Nuôi
cấy ion bao gồm việc đưa nền silic tới các nguyên tử cho và nhận năng lượng
độ cao. Khi các nguyên tử va chạm lên bề mặt silic tạo nên vùng với nồng độ
kích thích thay đổi. Tại nhiệt độ được nâng lên bất kỳ (> 8000C) sự khuếch tán
sẽ xuất hiện giữa Silic bất kỳ có mật độ tạp chất khác nhau, với tạp chất có
khuynh hướng khuếch tán từ vùng có mật độ cao tới vùng có mật độ thấp. Loại
tạp chất được đưa vào được điều khiển bằng nguồn kích thích. Nguyên tử Bo
thường được sử dụng để tạo nên silic nhận trong khi đó asen và phốt-pho được
sử dụng phổ biến để tạo nên silic cho. Bao nhiêu được xác định bằng thời gian,
năng lượng và nhiệt độ của bước lắng đọng và khuếch tán.
Các vật liệu phổ biến được sử dụng làm mặt nạ bao gồm:
Quang trở.
Polysilic.
SiO2.
SiN.
Phương pháp phổ biến ngày nay là dùng 1 súng electron, sẽ bắn trực tiếp
electron vào wafer để tạo ra các vùng bán dẫn khác nhau.
Chương 3:Công nghệ xử lý CMOS
14
3.3 Quy trình tạo linh kiện và đấu dây