Теперь вероятно будет понятно, почему я тут ходил и доставал всех своими вопросами ;-)

Первая статья о моём проекте на хабре - http://habrahabr.ru/blogs/DIY/118534/
Форум проекта - http://3.14.by/forum/viewforum.php?f=11

На данный момент, меньше всего информации и/или идей по:

1) Выделить наиболее критичные по чистоте операции в CMOS процессе с металлическим затвором.
Я правильно понимаю, что после того как металл затвора положили - дальше хоть трава не расти? :-)
И в целом - основная проблема по чистоте - в накоплении носителей заряда в дефектах под и над затворным диэлектриком?

2) По прежнему ищу способ металлизации без вакуума.

Прочитал на Хабре и стал ждать здесь ,)

В сети наткнулся на пару ссылок:
http://www.keil.com/forum/11867/
http://www.sonsivri.com/forum/index.php?topic=10925.0

С интересом буду следить за темой. Возможно, когда речь зайдёт об EDA тулах, смогу чем-нибудь помочь.

Все эти дискуссии были до Jeri Ellsworth, её лаборатория далека от чистой комнаты.
Страница истории уже перевернута. :-)

Я слежу за ее успехами, но что-то не припомню, чтобы она делала микросхемы дома. Можно линк?

По теме: мне кажется, что ТТЛ тех. процесс проще КМОП и значительно менее требователен к чистоте и точности соблюдения параметров.

Не хочу вас огорчить, но зачем вам полевики (или даже биполяр) в кустарных условиях? У вас элементарно не получится вырастить хороший окисел с красивым Si-SiO2 интерфейсом (чтоб поверхностных состояний было хотя бы ~10^12 см-2*эВ-1), не говоря уж об имплантации...

Может проще на фабрику устроиться дизайнером? Или просто дизайнить чипы (it's possible at home ) и отсылать на TSMC или global foundries.

Сообщение отредактировал alexunder - May 4 2011, 14:59

>BarsMonster

Если вы хотите сделать какой-то один конкретный ASIC под одну задачу, или вообще произвольный ASIC по доступной технологии?

Главное, при всех этих экпериментах не потравить себя и соседей.
Все же газы всякие ядовитые используются, которые на производстве обычно нейтрализуют на выходе.

На нашей кафедре был такой вариант УИР, сделать "микросхему" -- на выходе должен был получиться диод.
Никто на этот УИР так и не пошел...

Почему не удасться? Кремний как у всех, термопрофиль - также можно выдержать любой, кислород/вода грязная?
Деионизированная вода продается, делаем электролиз - водород в атмосферу, мокрый кислород в печку, 1000 градусов 1.5-2 часа и 100нм оксида готово (чуток HCl если понадобится натрий связать) - чем на производстве-то лучше?
Само собой баллоны с кислородом я домой ставить не планирую )


На фабриках как я уже наслышан весьма грустная з/п, да и работа оператора не так интересна. Дизайнить чипы, и в шатле делать - я сначала думал (и у Интеграла узнавал без шатла цену), хоть по цене и относительно доступно - но это не особо интересно (ну сделал один чип, ну допустим повезло и заработало, толку то с него :-) ).



Микросхемы - нет. Но инвертор у неё работал. И у неё там далеко не чистая комната ;-)

ТТЛ - да, конечно проще, но это немного тупиковое направление - процессор на ТТЛ не сделать...



Я хочу иметь рабочий техпроцесс, чтобы можно было делать любые ASIC (в пределах ограничений по размеру и проч.)
Конкретной задачи пока нет - по началу это будут просто сдвиговые регистры и счетчики, и это меня более чем устроит.



Это - одна из двух причин, почему я не пытаюсь делать плазменное травление / реактивную ионную имплантацию.
А за вычетом газов для травления/легирования - остается только плавиковая кислота, которая и так в быту используется.

эх... почитали бы вы старую, но толковую книжку под редакцией Зи, которая называлась "Технология СБИС" (кажется, в одной из ваших тем я на нее ссылался). Кислород, вода... Ну не смешите!
На производстве лучше тем, что:
1. Качество DI-воды там всегда постоянное. У любого даже мелкого клианрума, как правило, есть свой DIW-заводик, на котором вариация параметров минимизирована.
2. В камере необходимо поддерживать давление кислорода, т.е. нужна вся обслуживающая техника/электроника.
Вам бы посмотреть как оно на производстве делается, как устроены печи, где получают нужное качество слоёв/границ.
А как насчет литографии? Здесь фото- и "утюжная" литография, как в случае с печатными платами в домашних условиях, не сгодится (если конечно ваш ASIC не нацелен на длину канала 200-500 мкм).

Вы только поймите меня правильно, я рад вашему энтузиазму! Но по-моему вам лучше направить его в другое менее утопическое русло и не тратить силы на такие эксперименты.

Сообщение отредактировал alexunder - May 4 2011, 21:46

Товарища Зи мне тут уже советовали с год назад ;-)

1. DI вода у меня также заводская будет, какая там вариация параметров - сопротивдение 10МОм+ и нормально. А если сопротивление низкое - это уже не DI вода.
2. Постоянное давление кислорода как раз не испольуется зачастую - начало и конет окисления могут делать с бОльшим парциальным давлением для получения границ более высого качества, а середина - с парами воды для скорости.
Вариация +-5% в толщине окисла - это я думаю не самое фатальное по всей этой затее, но в любом случае объем выделяемого кислорода стабилизировать очень легко : нужен просто стабилизированный ток электролиза. Влажность также должна быть примерно стабильная если обеспечить стабильную температуру воды.

3. Да, как раз по началу маска будет ровно такая-же как и при производстве PCB, с длиной канала 100-200 микрон. У Jeri вон вообще маска руками из каптонового скотча была вырезана - и работало.

Именно критика мне и нужна, т.к. позволяет выявить наиболее слабые места сразу.

Каптон тэйп - это прекрасно. Конечно классики (Бардин, Шокли и др.) лепили первые транзы из того что было под рукой, но нужно ли оно вам?
Ладно, я не буду с вами спорить, ибо вижу, что вы очень хотите заняться этой самоделкой . Я уже немного отошел от шока, поэтому могу предложить следующее.
1. Окислы.
Что у вас за печь? С галогенными лампами? Обязательно введите измерение температуры (термопара К-типа + китайский мультиметр сгодится наверное до 1000 С). Обычно такое для RTA (rapid thermal annealing) используют, когда нужен быстрый отжиг, к примеру, для диффузии, но не для длительного (> 1ч) нагрева, т.к. лампы быстро деградируют. Хотя, если у вас будет достаточный запас по мощности, то сойдет.

Как альтернативу окислению могу предложить dow corning FOx (см вложение). Это окисел который можно наспинить на центрифуге, отжечь и вуа-ля, у вас неплохой (для ваших ASICов сгодится!) SiOx. Но не уверен, удастся ли вам его достать.

2. Оборудование.
-Постарайтесь добыть оптический микроскоп с увеличением хотя бы 100-200 раз (можно наверное купить б/у от ЛОМО). Пригодится для анализа ваших "ИМС" и вообще, очень полезный аналитический инструмент.

-Спиннер (центрифуга) есть?
Полезен главным образом для нанесения резистов. Впрочем, если вы будете пользоваться PCBшным резистом, то он вроде как от Z-образного нанесения образует однородную пленку (у меня в свое время так получалось).

-Маломощая ультразвуковая ванночка вам так же может пригодиться.

-Для нагрева жидкостей (растворителей и пр.) может пригодиться плитка с термостабилизацие по измерительному зонду в самой жидкости.

3. Металлизация. Как я понял из вашего форума, речи о вакуумных методах (thermal evaporation, sputtering) не идет.
Опять-таки, можно воспользоваться серебрянной (или аналогичной) пастой Для этого удобно растворить ее в ацетоне (раствор подержать в ультразвуковой ванне, чтоб был гомогенным), чтобы была жиже, а потом наспинивать, чтобы получать аккуратные ровные слои.
Можно конечно и просто кисточкой рисовать

4. Легирование как собираетесь делать? Вам же нужен p-n переход в любом случае.
Можно простой диффузией конечно...

5. Литография и маски.
тут пожалуй вам в раздел "изготовление печатных плат -> своими руками", впрочем, у вас уже наверное есть подобный опыт.
100 мкм это слишком оптимистично - вам придется распечатать маску с очень высоким dpi (в какой-нибудь фирмочке по полиграфии и печати), плюс, я бы ее перенес на стекло, например, утюговым методом, т.к. стекло более однородное и поверхность ровнее чем у транспаранта для лазерника (в транспаранте есть "пузыри", они следы оставляют ). Но процедура весьма не простая, ибо надо сохранить высокий контраст - перенести как можно больше тонера.

6. Lift-off - снятие лишнего материала после лито.
а. Поместить образец в горячий ацетон (T = 50 C). Резист растворится и лишнее сойдет в виде пленки.
б. Промыть образец в горячем изопропаноле (T = 62 C)
в. Промыть в DIW (не всегда обязательно).

вот как-то так
вообще, если будут вопросы, не стесняйтесь спрашивать (можно в ЛС), т.к. с microfabrication я каждый день имею дело.

БарсМонстр,
прикрепляю для вас одну статью в ieee (две части) по поводу травления разных материалов. Статьи весьма полезные для MEMSоводов и всех кто работает с планарной и околопланарной технологией. Возможно для вас будут интересны сводные таблички по жидкостному (т.к. сухим вы вроде не собираетесь пользоватья) травлению.

Сообщение отредактировал alexunder - May 5 2011, 09:37

- пока нету, либо все-таки на галогенках либо классическая со спиралью. Да, измерение температуры по любому нужно будет. Жаль ИК термометр только до 650, хотя надо протестировать сегодня, если 950 возьмет - задача сильно упроститься.

Как альтернативу окислению могу предложить dow corning FOx - да, по началу я искал что-то подобное. Но там в конце даташита написано, что купить его можно только вместе с лицензией, так что думаю никто мне его не продаст. И сомнения у меня есть в том, что им можно подзатворный диэлектрик делать... Наконец - самый тонкий слой - 250нм...

Постарайтесь добыть оптический микроскоп с увеличением хотя бы 100-200 раз 150x со шкалой уже есть, думаю что-нибуть позлее еще купить.

Спиннер (центрифуга) есть?
Полезен главным образом для нанесения резистов. Впрочем, если вы будете пользоваться PCBшным резистом... Я пойду по пути Jeri - и сделаю на основе PC-куллера, там и профиль вращения легко настраивать.

Маломощая ультразвуковая ванночка вам так же может пригодиться. Есть

Для нагрева жидкостей (растворителей и пр.) может пригодиться плитка с термостабилизацие по измерительному зонду в самой жидкости. Такого нет, но думаю +-1C я и без неё обеспечу.

3. Металлизация. Как я понял из вашего форума, речи о вакуумных методах (thermal evaporation, sputtering) не идет.
Это самое больное место. В серебряную пасту хочу верить, но не могу ) Серебро без интерфейса к Si нельзя, и то что из этих паст получается - отдельные кристаллы, и останется только молится чтобы слой был непрерывный... В крайнем случае - придется испарять в "дешевом" вакууме, думаю еще попробовать взрывать алюминиевый провод/фольгу при атмосферном давлении(но, возможно без кислорода) рядом с нужной мне поверхностью.

4. Легирование как собираетесь делать? Вам же нужен p-n переход в любом случае.
Можно простой диффузией конечно... Да, тут вариантов у меня нет.

5. Литография и маски. 100 мкм это слишком оптимистично
150мкм получается вообще железно, 100 нормально, особенно для небольших схем.
Если прикладывать тонером к резисту - то пузыри ни на что не влияют.

вообще, если будут вопросы, не стесняйтесь спрашивать (можно в ЛС), т.к. с microfabrication я каждый день имею дело.
Спасибо )

прикрепляю для вас одну статью в ieee (две части) по поводу травления разных материалов. Статьи весьма полезные для MEMSоводов и всех
Спасибо.

А какие параметры (граничная частота) транзисторов планируете получит при 100мк техпроцессе и pn переходах, полученных диффузией, не оценивали (просто интересно)?

Печь
Если вам интересно, могу вечерком скинуть фотки самодельной RTA печи, которой уже 25 лет у нас она в экспериментальном грязном отделе. Безотказная штука

Спиннер (центрифуга)
Я когда-то делал на основе привода CD-ROM. Во всех приводах стоит многофазный двигатель шпинделя, с обратной связью по нескольким датчикам Холла. Этим мотором управляет ИМС, а скорость у нее задается на одной ноге аналоговым образом (1...3 Вольт). Ну это просто более прецизионный вариант чем куллер на случай улучшения вашего process flow

Для нагрева жидкостей (растворителей и пр.) может пригодиться плитка с термостабилизацие по измерительному зонду в самой жидкости.
Довольно легко делается - возьмите опять-таки термопару и заведите ее на простенький PID контроллер. Между температурой плитки и к примеру жидкостью в банке на плите будет немалая разница (до 20 град Ц.), поэтому важно контроллировать Т в жидкости.

Металлизация
Согласен, серебро не айс. Если у вас под рукой есть где достать форвакуумный насос и какую-нибудь маломальски герметичную пластиковую камеру то можно сконструировать миниатюрный PVD/sputter, придется собрать генератор для возбуждения плазмы. Например, такие устройства используют для SEM-микроскопов, чтобы нанести пару нанометров металла и сделать образец проводящим. В вашем случае можно пропускать ток через алюминиевую мишень... Вечером пришлю фотки такого девайса.

Литография и маски
Пузыри размером с десятки микрон, т.к. на них рассеивается свет во время экспозиции. У нас народ для этих целей искал транспарант какой-то "безпузырёвый" даже.
А насчет 100 мкм я имел ввиду не просто feature size (будем оперировать терминами VLSI ), а то что рисунок будет довольно грубым имхо. Впрочем если у вас получаются ровные (с неровностью не более 30 мкм) дорожки, буду рад посмотреть (можете нацепить на микроском веб-камеру ).

Нет, но на данном этапе это и не особо важно, главное чтобы больше 0 )
А что такого уж плохого в диффузионных переходах? Т.е. да, резкого перехода p<>n не будет если на большую глубину легировать, а если буквально на 50-100нм - то может и не все так плохо... Надо бы промоделировать...