ساخت مدارات مجتمع CMOS – بخش 1

ایجاد یک مدار مجتمع در سه مرحله اصلی و کاملا مجزا شامل طراحی، تولید ماسک و ساخت صورت می پذیرد. در مرحله اول، ساخت چیپ توسط طراح مدار پایه ریزی می شود و درواقع جانمایی (Layout) مدار مشخص می شود.

 

با توجه به طرح بدست آمده تولید ماسک های لازم انجام می شود و در مرحله نهایی ساخت چیپ صورت می پذیرد. کارخانه های پیشرفته و مدرن مسئول انجام این عملیات هستند. در این مرحله ماسک ها تولید شده و در مرحله قبل روی ویفرها چاپ می شوند و پس از انجام تمامی مراحل، ویفرها تست و دسته بندی می شوند که عبارت اند از:

1-انتخاب بستری با مشخصات مناسب

2-تمیز کردن ویفر

3-تشکیل چاه ها به عنوان نواحی فعال

4-تشکیل چاه N و p

5-تشکیل گیت

6-تشکیل سورس و درین

7-فلز کاری

8-تشکیل فلرات طبقات بالا

 

 

1-انتخاب بستری با مشخصات مناسب

زیر لایه سیلیکان می تواند از دو نوع P و N باشد. جهت ساخت ترانزیستورهای NMOS معمولا زیر لایه نوع P و جهت ساخت ترانزیستور PMOS زیر لایه نوع N استفاده می شود.

با این وجود جهت ساخت هر دو ترانزیستور روی یک زیر لایه معمولا نوع P را انتخاب کرده و ترانزیستور PMOS را روی چاه N می سازند. چگالی ناخالصی ها در زیر بنای نوع P در حدود 10^15 cm-2 و در چاه N به میزان بیشتری و در حدود 10^16 – 10^17 cm-2 می باشد.

زیر بنای انتخابی لازم است مقاومت بالای مناسب و معمولا در جهت کریستالی 100 قرار گیرد تا نفوذ سریع تر انجام پذیرد.

 

2-تمیز کردن ویفر

ویفر انتخابی باید به خوبی برش داده شده و تمیز گردد و در محیطی تمیز قرار گیرد تا از نفوذ ناخالصی های محیطی و ناخواسته به آن جلوگیری شود.

 

3-تشکیل چاه ها به عنوان نواحی فعال

در این قسمت چاه های نواحی فعال را مشخص می کنند. انجام این مرحله در سه روش متداول است که عبارت اند از:

الف) ایزولاسیون چاله نازک

ب) اکسیداسیون محلی سیلیکون (LOCOS)

ج) اکسیداسیون محلی چند بافره

 

الف) ایزولاسیون چاله نازک:

در این روش چاله ای ایجاد می کنند و آن را با اکسید پر می کنند. ابتدا یک لایه اکسید و نیتراید با ضخامت هایی کمتر از دفعات قبل ایجاد می کنند سپس یک لایه رزیست می گذاریم و با ماسک مناطقی را که می خواهیم اکسید ضخیم ایجاد کنیم ار رزیست و نیترلید و اکسید می زداییم.

سپس داخل سیلیکان یک چاله ایجاد می کنیم و با اکسید چاله ایجاد شده را پر می کنیم. به عنوان ماسک می توان از رزیست و یا لایه ی نیتراید استفاده کرد.

دیواره های چاه ایجاد شده داخل سیلیکان باید کاملا عمودی بوده و یا کمی به سمت داخل شیب داشته باشند به طوری که چاه با اکسید به طور کامل پر شود. اگر چاه شیبی بلعکس و به سمت داخل داشته باشد، کل چاه با اکسید پر نمی شود. معمولا زدایش در این روش در مبنای Bromide انجام می شود.

پس از ایجاد چاله ها روی دیواره های کناری و پایینی اکسید نازک حرارتی ایجاد می شود تا مرز با سیلیکان بهتر شود و لبه ها گرد شوند سپس چاله های ایجادی توسط روش CVD با اکسید ضخیم پر می شوند و در نهایت اکسید اضافی برداشته شده و سطح نهایی با روش CMP صاف می گردد.

 

در مطالب بعدی به ادامه بحث خواهیم پرداخت.