قبل از آن كه به صورت جزئي و دقيق، فرآيند ساخت مدارهاي مجتمع را بررسي كنيم، خوب است كه ساختمان سادهي ترانزيستورهاي NMOS و PMOS را در نظر بگيريم و گامهاي لازم براي ساخت را پيشبيني كنيم. در شكل (1) نماي كناري و بالايي يك ترانزيستور NMOS و يك ترانزيستور PMOS نشان داده شده است.
شکل(1) نمای بالایی و کناری یک ترانزیستور NMOS و یک ترانزیستور PMOS
همانطور كه در شکل (1) مشخص است، هر دو ترانزيستور بر روي يك بدنهي P- ساخته ميشوند. بر روي اين بدنهي اصلي، چاههای n- ، نواحی سورس و درین ، عایق گیت ، پلیسیلیکون ، زیر بنا ، اتصالات فلزی ساخته ميشود. (علامت – در P- و n- يعني غلظت ناخالصي درون سيليسيوم كم است. در واقع؛ همانطور كه در مقالهي اول و دوم نانوالكترونيك گفتيم به منظور ساخت نيمهرساناي نوع n و P، مقداری ناخالصی به نيمهرساناي سيليسيوم اضافه ميكنيم.)
فناوریهای پیشرفتهی ساخت CMOS دارای بیش از 200 مرحله است، اما براي منظور ما، ميتوانيم نگاهي به زنجيرهي تركيبي از عمليات زير بيندازيم:
1. پردازش ویفر براي توليد يك زيربنا از نوع مناسب. ويفر همان مادهي آغازين فرآيند ساخت است. همان زيربنايي كه همهي ترانزيستورها بر روي آن ساخته ميشوند. جنس ويفر از عنصر سيليسيوم به همراه مقداري ناخالصي است.
2. ليتوگرافي نوري براي تعريف دقيق هر ناحيه.
3. اكسيداسيون، لايهنشانی و كاشت يوني براي افزدون مواد لازم به ويفر.
4. زدايش جهت زدودن مواد زائد از ويفر.
بسياري از اين گامها نياز به عمليات حرارتي دارند. يعني ويفر بايد يك چرخهي حرارتي را در يك كوره بگذراند.
2-1- گام اول: پردازش ويفر
در فناوري CMOS، ويفر اوليه بايد با كيفيت بسيار بالايي توليد شود. به این منظور، سيليسيوم يا همان سيليكون، به صورت جامد بلورين رشد داده میشود. بلور باید به گونهای رشد يابد که دارای کمترین نقص بلوري باشد و نيز از درجهي خلوص بسيار بالايي نیز برخوردار باشد. يعني اتمهاي ناخالصي در آن بسيار كم باشد. (براي آشنايي با مفهوم نقص بلوري، مقالهاي با همين نام بر روي سايت وجود دارد كه ميتوانيد به آن مراجعه كنيد.)
جامدات بلورین دستهای از جامدات هستند که در آنها اتمها یا مولکول به صورت شبکههای منظم و تکراری در کنار یکدیگر قرار گرفتهاند.
شکل 2. سمت راست: سیلیکون نوع p و سمت چپ: سیلیکون نوع n
پس از ساخت ویفر بايد به آن ناخالصي موردنظر با مقدار و نوع مناسب اضافه شود تا زيربناي P- با ويژگيهاي موردنظر توليد شود (شکل 2). براي ساخت ويفر با چنين ويژگيهايي از روشي كه به روش چوکرالسکی موسوم است، استفاده میشود. در اين روش، يك دانهي بلور در سيليكون مذاب رو برده ميشود و سپس به تدريج در حالي كه ميچرخد بيرون كشيده ميشود. در نتيجهی این عملیات، شمش بزرگ استوانهاي و بلوري از سيليكون درست ميشود كه ميتوان آن را به قرصهاي نازك سيليكون برش داد. قطر ويفر سيليكون بين 10 تا 30 سانتيمتر و طول آن 1 متر است و رنگ آن نيز خاكستري فولادي است.
پس از برش، ضخامت هر قرص سيليكون بين 400 ميكرومتر تا 600 ميكرومتر ميشود. سپس ويفرها ساييده و به صورت شيميايي پاك ميشوند تا بدين ترتيب خرابيهاي سطحي كه در هنگام برش به وجود آمده بر طرف شود. اكنون ويفر براي انجام مراحل بعدي آماده است.
منبع:نانو کلوب
گرد آوری: گروه تکنولوِِژی و الکترونیک سایت تبیان زنجان
http://www.tebyan-zn.ir/science_technology.html