CMOSprosesser

CMOSprosesser refererer til teknologier som brukes til å fremstille CMOS-integrerte kretser. CMOS står for Complementary Metal-Oxide-Semiconductor og beskriver bruk av både n-type og p-type MOSFET-er på samme silisiumsubstrat. Den viktigste fordelen er lavt statisk strømforbruk når logiske tilstander er stabile, noe som har gjort CMOS til dominerende i digital elektronikk.

I en CMOSprosessen er transistorkonstruksjonen sentral: en p-type MOSFET og en n-type MOSFET ligger i motsatte deler av kretsen slik at de reduserer konstant strømforbruk ved logiske skift. Dette muliggjør høy tetthet og god skalerbarhet i moderne integrerte kretser.

Produksjon deles typisk inn i FEOL (front-end-of-line) og BEOL (back-end-of-line). FEOL omfatter definisjon av kilder, drener og gate samt det aktive området til transistorene, ofte ved oksidasjon, doping og implantasjon. BEOL dekker metallforbindelser og dielektriske lag mellom transistorer og andre komponenter. Materialer inkluderer silisiumwafere, SiO2 som gate-dielektrikum, og i moderne prosesser høy-k dielektrika samt metalliske eller polysilikongater. Fremvoksende prosesser bruker EUV-lithografi og metallgates-teknikker.

Prosessflyten omfatter fotolithografi, oksidasjon, dopingsoperasjoner (doping eller ionimplantasjon), depoting av lag og interconnects, kjemisk-mekanisk planarization (CMP) og etterfølgende annealing og rensing for å oppnå ønsket planhet og nivåer.

Skalering og utfordringer: prosesser utvikles fra generasjoner som 28 nm til 7 nm og mindre, noe som krever mer komplekse maskiner og materialer. Lekkasje, variasjon i parametere og aldringsfenomener som NBTI og HCI er sentrale utfordringer. EUV-lithografi og avanserte metall- og dielektrikamaterialer spiller en nøkkelrolle.

CMOSprosesser danner grunnlaget for nesten all moderne digital elektronikk, inkludert mikroprosessorer, minne og system-on-a-chip. Valg av prosessnode påvirker hastighet, effektforbruk og kostnader, og videreutviklingen drives av industrien og forskningen.