Amsterdam
năm 1965 nhà thiết kế công nghiệp Luud Schimmelpennink kỹ sư Hà Lan khởi xướng chương trình "xe đạp trắng" thuộc phong trào Provo vô chính phủ
thập niên 1960 tỷ lệ sở hữu ô tô tăng lên ở Amsterdam, gây tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm và tai nạn chết người
Luud Schimmelpennink và nhóm Provo sơn trắng 50 xe đạp và cho thuê miễn phí trên đường phố Amsterdam không khoá... chỉ cần đăng ký người dùng, theo dõi điện tử, hoặc chính phủ chấp thuận
chiếc xe đạp trắng đầu tiên đã bị công an Amsterdam bắt giữ vì không có khoá
Provo muốn mở rộng chương trình, hội đồng thành phố Amsterdam từ chối
Bycyklen
thập niên 1990 Đan Mạch phổ cập chương trình thuê xe đạp thế-hệ-2: người dùng sẽ khoá xe ở những bến [dock] trên đường, trả một đồng xu làm tiền nạp để mở khoá
năm 1995 Copenhagen triển khai 500 xe đạp thành thị, được đặt làm riêng, gear và bộ phận xe đạp đã không thể được tái sử dụng ở những xe đạp khác
năm 1998 thành phố Rennes (Pháp) triển khai chương trình thuê xe được-vi-tính-hoá, xe đạp được ghép với những ổ khoá điện tử và thẻ thông minh, một xe tải đã chuyên chở xe đạp đến những bến xe [dock] trên đường phố
năm 2000 thành phố Munich trình làng dịch vụ "Call a bike" tiên phong dịch vụ điện thoại di động gọi xe đạp, người dùng đã mở khoá xe đạp bằng một mã được gửi qua tin nhắn di động
Giao hàng chặng cuối
năm 2008 Paul DeMaio của MetroBike LLC ước tính 100 chương trình xe đạp thế-hệ-3 khắp thế giới
thập niên 1970 và 1980 đại lục Trung Quốc nhiều xe đạp, đến nỗi các nhà báo quốc tế đã đặt biệt danh "vương quốc xe đạp"
theo Bộ Giao thông Vận tải, số xe đạp Trung Quốc đạt đỉnh năm 1995 ở con số 670 triệu chiếc, từ đó, ô tô đã chiếm sóng
năm 2005 chương trình xe đạp thế-hệ-3 được khởi xướng ở Bắc Kinh
từ ngày 20 tháng 7 đến 20 tháng 9 năm 2008 thế vận hội Bắc Kinh diễn ra, chính quyền thành phố đã cấm luân phiên ô tô theo biển số xe
chính quyền Bắc Kinh ký kết đối tác những doanh nghiệp cung cấp hàng nghìn xe đạp, cục Giao thông đã ước tính 4 triệu người Bắc Kinh đạp xe trong thời gian tổ chức Thế vận hội
người thuê xe đạp Bắc Kinh đặt cọc 400 nhân dân tệ, phí thuê 2 nhân dân tệ 1 giờ hoặc 20 nhân dân tệ 1 ngày; bấy giờ Bắc Kinh thu nhập khả dụng 24725 nhân dân tệ, vé xe buýt 1 nhân dân tệ
vấn đề khác là bến giữ xe đạp: các doanh nghiệp cho thuê đã không cộng tác lẫn nhau, người thuê đã phải trả xe ở bến của công ty thuê, thực tế đã tăng gấp đôi khoảng cách giữa các bến giữ
khảo sát thực tế đã cho thấy vị trí các bến giữ xe đạp ở những nơi không thực tiễn, thậm chí là nguy hiểm; ví dụ, giữa 2 đường cao tốc cho ô tô
xe đạp bị phơi ngoài đường, dẫn đến rỉ sét, mất chuông, mất ghi đông, mất phanh...
sau Thế vận hội Bắc Kinh, cửa hàng cho thuê Fangzhou, từng có 1 vạn xe đạp và 575 bến giữ, đã tuyên bố đóng cửa, trả tiền cọc cho khách hàng và bán xe đạp tồn kho
Quảng Châu, Thượng Hải và Hàng Châu vẫn tiếp gương Bắc Kinh với những chương trình cho thuê xe đạp công-tư
năm 2009 Vũ Hán tăng trưởng 9 vạn xe đạp và 700 bến giữ
Dai Wei sáng lập Ofo
năm 1991 Dai Wei sinh ra là con của một cựu bí thư đảng uỷ Tập đoàn hoá chất quốc gia CNCEC
năm 2009 Dai Wei nhập học trường đại học Peking chuyên ngành tài chính
tốt nghiệp, Dai Wei tình nguyện dạy học ở tỉnh Thanh Hải hẻo lánh phía tây
hằng ngày Dai Wei đi làm cách xa 17 km, mất 50 phút ngồi xe buýt
Dai Wei từng là thành viên câu lạc bộ xe đạp ở trường đại học Bắc Kinh, đi làm ở Thanh Hải, Dai Wei và một số người tình nguyện khác đã mua xe và đạp xe đi làm
tháng 12 năm 2014 Dai Wei đăng ký tên miền Ofo vì nhìn 3 chữ cái này giống như một người đang đạp xe
sau 1 năm nghỉ phép, Dai Wei học thạc sĩ ở trường quản trị Guanghua (Quang Hoa) đại học Peking
tại trường quản lý Quang Hoa, Dai Wei và 4 bạn cùng lớp đã khởi nghiệp Ofo
năm đầu hoạt động, Ofo tổ chức những chuyến đạp xe đi Hải Nam và Đài Loan, một trang web trao đổi xe đạp cũ, một dịch vụ bảo dưỡng xe đạp
tháng 5 năm 2015 chứng kiến 1 sinh viên bị mất xe đạp, Dai Wei và các đồng sáng lập, trong một lớp "lý thuyết chiến lược và trò chơi", đã bàn luận về 12 chiếc xe đạp bị đánh cắp; bản thân Dai Wei từng mất 5 chiếc xe đạp
nhóm nghĩ đến ý tưởng 100 người sở hữu xe đạp sẽ chia sẻ xe đạp với nhau, để khi kẻ trộm có lấy cắp xe đạp, số xe đạp còn lại vẫn đủ cho mọi người sử dụng
Ofo công bố ý tưởng trên WeChat với bài viết "Chúng tôi có một giấc mơ: tạo điều kiện cho sinh viên PKU sử dụng xe đạp bất cứ khi nào, bất cứ đâu" và "2000 sinh viên PKU này sẽ làm nên một kỳ tích"... đề nghị sinh viên Peking quyên góp xe đạp vào kho xe đạp dùng chung
nhóm sáng lập Ofo sớm nhận thấy khiếm khuyết của ý tưởng: người dùng đã khó tìm địa điểm của xe đạp được chia sẻ, và không có thương hiệu cho nên khó quảng cáo dịch vụ này... cho nên Ofo quyết định tự cung cấp xe đạp
Ofo viết một ứng dụng cho dịch vụ thuê xe đạp: chỉ cần quét mã QR và được nhận lại một mật khẩu mở khoá xe, không cần bến giữ
mỗi xe đạp Ofo chỉ đáng giá 2700 nhân dân tệ, tương đương 30 USD, chưa tính phí cấp phép và chuẩn bị khác
Ofo tính giá thuê 0.5-1 nhân dân tệ mỗi chuyến thuê, tuỳ thuộc chặng đường
đâu đó vào tháng 6 hoặc tháng 9 năm 2015 dịch vụ Ofo đi vào hoạt động ở trường Peking phục vụ 3 vạn sinh viên, thời gian không chính xác vì còn tuỳ thuộc là chính thức hay chạy thử [pilot]
trả lời phỏng vấn Tân Hoa Xã, một đồng sáng lập đã nói rằng họ đã thức trắng đêm trước hôm khai trương Ofo: "chúng tôi rất mệt, đã liên tục kiểm tra những con số ở hậu trường trong suốt cả ngày. Chúng tôi có 500 người đăng ký và 200 chuyến thuê"
"[theo mô hình dự đoán cũ] chúng tôi phải nài nỉ 10 người dùng. Đó là lần đầu tiên chúng tôi cảm thấy như đã tạo ra một sản phẩm có sức sống riêng, thứ có thể tăng trưởng"
ngày thứ 2 Ofo có 300 lượt thuê, hôm thứ 3 có 500 lượt
cuối tháng 10 năm 2015 Ofo nhận 4000 lượt thuê mỗi ngày và 1000 xe đạp
tháng 12 năm 2015 Ofo nhận 2 vạn lượt thuê mỗi ngày và 10 vạn khách đăng ký
Ofo nhận 15 triệu nhân dân tệ ở vòng gọi vốn Series A, tương đương 2.3 triệu USD, từ GSR Ventures là một quỹ mạo hiểm đã đầu tư sớm vào Didi Chuxing là doanh nghiệp ứng dụng gọi xe
Ofo mở rộng ra 20 trường đại học khắp đại lục
Hu Weiwei sáng lập Mobike
năm 1982 Hu Weiwei sinh ở thành phố Đông Dương tỉnh Chiết Giang
Cô tốt nghiệp đại học thành phố Chiết Giang khoa báo chí, trước khi xách va ly đến Bắc Kinh sinh sống
trong một thập kỷ Hu Weiwei viết bài cho các tạp chí doanh nhân và ô tô, ví dụ Daily Economic News, Business Value và GeekPark
giữa năm 2014 Hu Weiwei bỏ tiền túi ra khởi nghiệp GeekCar là trang web viết bài về doanh nhân và những xu hướng mới của phương tiện giao thông
Hu Weiwei thuê một số nhà báo, và văn phòng làm việc là sân trong của một quán rượu đêm
cuối tháng 11 năm 2014 Hu Weiwei dẫn theo một số sinh viên thiết kế và doanh nhân, đến gặp sáng lập William Li của công ty xe điện Nio
họ đàm luận về những xe đạp thông minh, có thể ghi lại dữ liệu sức khoẻ người lái
William Li đề nghị nhóm viết ứng dụng thuê xe đạp, mà không cần bến giữ [dock]
sau này William Li nhớ lại rằng ý tưởng của ông nghĩ ra sau khi thuê xe công cộng ở Thượng Hải và Bắc Kinh: William Li đã không hài lòng với trải nghiệm người dùng, phải quẹt thẻ để lấy xe đạp, các bến [dock] thì quá xa nhau
Hu Weiwei là người duy nhất trong nhóm đã quan tâm ý tưởng của William Li, trong ít tuần sau đó, 2 người bàn luận về kinh tế đơn vị và việc triển khai, và nghĩ ra cái tên Mobike
William Li đầu tư 230 000 USD góp vốn thiên thần
tháng 1 năm 2015 Mobike chính thức hoạt động, dưới lãnh đạo của Hu Weiwei
William Li muốn giá thuê xe 1 nhân dân tệ nếu ở Trung Quốc, 1 euro nếu ở Châu Âu, 1 USD nếu ở Mỹ
để "kinh tế đơn vị" có hiệu quả, xe đạp sẽ phải dùng được trong 4 năm, tức là cần thiết kế đặt-làm-riêng
Hu Weiwei tìm được nhà thiết kế Wang Chao thiết kế một xe đạp không-xích lốp đặc, cáp phanh ẩn [hidden brake cable]
Hu Weiwei tự bỏ tiền sản xuất xe đạp với giá 300-450 USD
một kỹ sư cũ của Motorola trở về Trung Quốc từ Nhật Bản đã giúp sản xuất hệ thống GPS định vị, đồng bộ với một ứng dụng di động
sau này Hu Weiwei nói rằng nếu mình biết trước cái giá khởi nghiệp, có lẽ cô đã không làm... nhưng cô đã tập trung xử lý công việc và tiếp tục tiến lên
tháng 12 năm 2015 sau những lần vay nợ, Hu Weiwei muốn lãnh đạo kinh nghiệp hơn, cô đã thuyết phục [poach] giám đốc chi nhánh Thượng Hải của Uber, Wang Xiaofeng về làm giám đốc điều hành Mobike
Wang Xiaofeng từng làm cho P&G, Google chi nhánh Trung Quốc, và Tencent trước khi lãnh đạo Uber Thượng Hải trong 2 năm cạnh tranh chiếm thị phần gọi xe
ngày 22 tháng 4 năm 2016 Mobike chính thức khai trương ở Thượng Hải, với những xe đạp màu da cam và sự xuất hiện của đội ngũ quảng cáo, trong đó có Hu Weiwei ở lối xuống ga tàu điện ngầm, trên đường Damuqiao
chỉ một số người cao tuổi đã chú ý, ngày đầu Mobike nhận 17 lượt thuê
nhân viên tỏ ý lo lắng, Hu Weiwei trấn an: "ban đầu, các bạn có thể cho rằng 17 là con số nhỏ. Nhưng chỉ vài tháng nữa, bạn sẽ thấy hàng triệu, có khi hàng chục triệu lượt thuê mỗi ngày"
"khi ấy, những lượt thuê xe sẽ trở thành dữ liệu. Chỉ có bây giờ, khi mới bắt đầu, các bạn mới có thể trải nghiệm cảm giác giành giật từng người dùng một"
tháng 8 năm 2016 Mobike có 1 vạn xe đạp Thượng Hải
cuối năm 2016 Mobike có tổng cộng 10 vạn xe đạp, giám đốc Wang Xiaofeng hướng đến mở rộng ra các thành thị lớn
Ofo đốt tiền lấy thị phần
sinh viên đã liên tục lấy xe Ofo rời khỏi trường đại học, mà không đem trở về; Ofo phải thuê xe tải chở xe đạp về bến, nhưng không ngăn được tình trạng tái diễn
sau khi tranh luận, ban đầu Dai Wei quyết định Ofo tập trung vào khuôn viên các trường đại học, cho rằng đây là thị trường ngách, với 2 triệu người dùng ở 200 trường đại học ở 20 thành phố
khách hàng muốn khả năng tìm được xe đạp Ofo không quá xa, dễ mở khoá, và có một chuyến đạp xe thuận tiện và an toàn... tức là cần một mạng lưới xe đạp chất-lượng-cao dày đặc, dễ triển khai ở một khuôn viên trường nhỏ, hơn là trung tâm đô thị loại 1
ở thành thị lớn, Ofo phải dự báo nhu cầu, ngăn trộm cắp, phân phối xe đạp vào giờ cao điểm, vấn đề thời tiết...
tháng 5 năm 2016 Ofo cấm mang xe đạp ra khỏi khuôn viên trường, bất chấp một số khiếu nại, doanh thu hằng tháng Ofo tăng đến 1.5 triệu USD
tại khuôn viên các trường, kinh tế đơn vị Ofo rất khả quan: mỗi xe được thuê 10 lượt mỗi ngày, mức giá 0.5 nhân dân tệ... mỗi xe cần 4-5 tháng là hoà vốn, chi phí bảo dưỡng xe đạp 1 nhân dân tệ 1 ngày
tháng 8 năm 2016 Mobike đến Bắc Kinh và bắt đầu cạnh tranh Ofo ở các trường
Hu Weiwei trả lời giới truyền thông rằng mình không cố ý: "ban đầu, Mobike không định vào các trường đại học, nhưng các trường có rất nhiều nhu cầu. Một số sinh viên đã đạp xe Mobike vào khuôn viên trường đại học. Trường đại học Peking muốn hợp tác Mobike tạo ra một khuôn viên đại học không-có-phương-tiện-cơ-giới"
Mobike xâm chiếm khuôn viên đại học với những xe đạp da cam, những hồng bao lì xì tiền mặt hoặc phiếu giảm giá [coupon] cho sinh viên và giảng viên
sau này Austin Zhang đồng sáng lập Ofo nói: "[nhìn lại 2 năm trước] chúng tôi đã nên đi thẳng vào các thành phố và không lãng phí thời gian... trong suốt thời gian chúng tôi phát triển dịch vụ ở các đại học, chúng tôi [đã] mất động lượng tăng trưởng"
Dai Wei đồng ý: "nếu chúng tôi trực tiếp vào các thành phố vào tháng 5, tình hình cạnh tranh đã diễn ra hoàn toàn khác. Hối hận lớn nhất của tôi là năm 2016 vào thành phố quá trễ. Mọi người đã quen với việc ở trong vùng an toàn của mình"
Kinh tế đơn vị
Ofo vẫn tin rằng "kinh tế đơn vị" của hãng là ưu việt hơn Mobike với những khoá thông minh, GPS và thiết kế đặt-làm-riêng tốn kém gấp 5-7 lần những xe bình dân Ofo
dữ liệu các trường đại học đã cho thấy Ofo đã hoà vốn sau 3-5 tháng
với mỗi xe đạp Mobike triển khai, Ofo có thể làm 10 chiếc, cho nên Ofo gọi vốn và xả xe đạp ra các đô thị Trung Quốc
tháng 9 năm 2016 Ofo được hàng chục triệu USD ở vòng gọi vốn Series B
ở buổi họp báo công bố, nhà đầu tư Zhu Xiaohu của quỹ GSR Capital tự tin tuyên bố rằng "cuộc chiến" cho thuê xe đạp sẽ kết thúc sau 90 ngày
cùng tháng 9 năm 2016 Mobike được 100 triệu USD ở vòng gọi vốn Series C, trong số các nhà đầu tư có Warburg Pincus và Hillhouse Capital Group
ngày 10 tháng 10 năm 2016 Ofo nhận 130 triệu USD ở vòng gọi vốn Series C, nhà đầu tư đã xuất hiện thêm Didi Chuxing
ngày 14 tháng 10 năm 2016 Mobike nhận 55 triệu USD ở vòng gọi vốn Series C+ với tham gia của Tencent
Lẻn vào dự cuộc liên hoan
tháng 12 năm 2016 trả lời phỏng vấn, giáo đốc Wang Xiaofeng thừa nhận rằng khá dễ tham gia ngành thuê xe đạp, rằng một "con hào kinh tế" sẽ khiến nhân viên lười biếng
thập niên 2010 Gourpon tăng trưởng, kéo theo một nghìn doanh nghiệp Trung Quốc muốn trở thành một Groupon
năm 2016 có 25 doanh nghiệp cho thuê xe đạp Trung Quốc mọc lên
tháng 6 năm 2017 Trung Quốc đã có 70 công ty khởi nghiệp cho thuê xe đạp, sơn xe đủ màu sắc cầu vồng, đồng sáng lập Austin Zhang của Ofo đùa rằng sẽ không đủ màu mới để sơn xe nữa
tất cả các lãnh đạo cho thuê xe đạp đã đồng ý rằng những cạnh tranh này là "tốt"
ở một báo cáo của Cục nghiên cứu kinh tế NBER, Ofo cung cấp dữ liệu cho hàng chục thành phố Trung Quốc, cho thấy rằng: bất cứ khi nào Mobike vào một thành phố Ofo-độc-quyền, trung bình, số lượng đăng ký Ofo tăng 65%, lượt thuê tăng 40.8% và doanh thu mỗi chuyến thuê xe đạp đã tăng thêm 0.041 nhân dân tệ
Sức ép giảm giá
một cách giải quyết là sáp nhập giữa Ofo và Mobike, tiền lệ Trung Quốc là Didi Dache sáp nhập Kuaidi Dache đầu năm 2015 tạo nên Didi Chuxing, hay Meituan sáp nhập Dianping trở thành Meituan-Dianping
tháng 1 năm 2017 Mobike nhận 215 triệu USD từ Tencent, Warburg Pincus và những nhà đầu tư mới là CTrip và chuỗi khách sạn Huazhu
ít tháng sau Mobike và Foxconn công bố đối tác sản xuất 10 triệu xe đạp trang-bị-internet
từ ngày 24 đến 26 tháng 2 năm 2017 Ofo miễn phí thuê xe đạp và thực hiện hoàn tiền 2 nhân dân tệ cho mỗi 1 nhân dân tệ của khách hàng nạp vào
ngày 1 tháng 3 năm 2017 Mobike cũng tổ chức chiến dịch miễn phí thuê xe đạp, sau đó Ofo gửi thông điệp quảng cáo "các bạn đạp xe, chúng tôi trả tiền" bằng tin nhắn SMS cho các khách hàng
Ofo gọi thêm 450 triệu USD vốn, được Quỹ đầu tư DST Global của Mỹ định giá 1 tỷ USD và có Didi tham gia
từ ngày 2 đến 4 tháng 4 năm 2017 lễ tết Thanh minh, các công ty cho thuê xe đạp đã thêm những chiến dịch ưu đãi lớn nữa: người Trung Quốc về quê tảo mộ, Ofo tổ chức chiến dịch hồng bao lì xì và thuê miễn phí, Mobike và Hello Bike cũng bắt chước
cuối tháng 11 sang tháng 12 năm 2016 phóng viên hỏi về lợi nhuận, Wang Xiaofeng dí dóm: "nếu tôi đạt 30% biên lợi nhuận, tôi tìm nhà đầu tư làm gì nữa? Sao tôi phải cho các nhà đầu tư một phần lãi? Lý do tôi tìm nhà đầu tư, chính là vì chúng tôi chưa có mô hình sinh lãi"
"chúng tôi hi vọng những người khác sẽ cho chúng tôi tiền duy trì hoạt động, để chúng tôi tăng trưởng, để chúng tôi thắng cuộc đua, rồi cùng với các nhà đầu tư thì chúng ta sẽ tìm được mô hình sinh lãi. Nếu nói về một dự án khởi nghiệp, giờ vẫn quá sớm để nói về lợi nhuận"
tháng 6 năm 2017 Mobike nhận thêm 600 triệu USD ở vòng gọi vốn Series E có Tencent tham gia, Ofo nhận 700 triệu USD ở vòng Series E có Alibaba tham gia, Ofo được định giá 3 tỷ USD
cuối tháng 6 năm 2017 Mobike phát hành 20 triệu thẻ "vé tháng" với giá 20 nhân dân tệ, và thêm 10 triệu "vé tháng" miễn phí nữa
Ofo trao 20 lượt thuê miễn phí mỗi ngày cho người dùng ứng dụng trong 30 ngày, chỉ cần vào ứng dụng và nhận thưởng, rồi Hello Bike cũng khuyến mãi
Bluegogo xuất khẩu
đầu năm 2017 Bluegogo gọi được 58 triệu USD vốn, trong tổng số 90 triệu USD vốn đã gọi được, và đã có 70 vạn xe đạp trên khắp Trung Quốc, xe đạp màu xanh dương Bluegogo nổi tiếng là chất lượng cao và khả năng chuyển líp/đĩa [gear]
tháng 1 năm 2017 Bluegogo có mặt tại San Francisco và Seattle
bấy giờ San Francisco đã có chương trình xe đạp công cộng Bay Share đối tác độc quyền với doanh nghiệp Motivate
thư khiếu nại, rồi Motivate vận động hành lang, Bluegogo bị chính quyền San Francisco không cấp phép
Singapore
tháng 3 năm 2017 Ofo và Mobike thử trước ở Singapore, sau đó mới mở rộng đến Nhật Bản, Châu Âu, Vương quốc Anh rồi Mỹ
Mobike khá thành công ở Manchester, nhưng hầu hết những chương trình thử nghiệm [pilot] chỉ được vài chục xe đạp
nửa cuối năm 2017 số ít chương trình quy mô lớn cũng đã nhận kết quả bi quan
Thua lỗ
tháng 4 năm 2017 đồng sáng lập Austin Zhang của Ofo trả lời phỏng vấn của đài Bloomberg: "sẽ có bong bóng cho ngành... nhưng miễn là chúng tôi tiếp tục làm những việc thực tiễn, sẽ không còn bong bóng"
với Ofo, hào mòn xe đạp, ước tính Ofo dễ hỏng xe đạp, mặc dù xe nhỏ nhẹ, dễ lái
giữa năm 2017 ước tính 20% xe Ofo mất tích hoặc hư hỏng mỗi tháng
tại Bắc Kinh, xe tải chở xe đạp đã tốn Ofo ước tính 650-750 nhân dân tệ 1 chuyến; Ofo cần 100 xe tải phục vụ Bắc Kinh, vậy là 6 triệu nhân dân tệ 1 tháng, chưa tính 1 triệu nhân dân tệ chi phí lao động hợp đồng
nội bộ Ofo trở thành nạn nhân của việc tăng trưởng nóng, nhân viên kế toán Ofo được ghi nhận là đã cảm thấy: bị đắm chìm trong cơn say, cảm thấy điên rồ với việc chi tiêu những dòng tiền liên tục của các nhà đầu tư và khách hàng nạp vào
"họ mở rộng từ 800 lên đến 3000 nhân viên, trả lương cao ngất ngưởng so với mức trung bình. Họ thuê 4 tầng của một trong những toà đắt giá nhất khu công nghệ cao Trung Quan Thôn (Bắc Kinh). Giám đốc Dai Wei tự tay thiết kế quầy tự phục vụ giống Google"
trước đó Dai Wei không có công việc nghiêm túc nào, Dai Wei nổi tiếng là một sếp hào phóng, có lần đã thưởng nóng 10 000 nhân dân tệ cho một nhân viên Ofo lẩy Kiều
rồi những vụ lừa đảo đã xoay quanh những giám đốc khu vực Ofo làm công tác tuyển dụng, một số người đã chịu trách nhiệm thuê nhân viên sửa chữa và sinh viên thực tập: những giám đốc khu vực này đã báo cáo "thêm" 5-6 nhân viên ma [ghost worker] để đút túi tiền lương 20 000 - 30 000 nhân dân tệ 1 tháng
xe Mobike bền hơn, nên chi phí sở hữu đã tiết kiệm hơn Ofo, nhưng chi phí triển khai thì đắt hơn
bị kéo vào cuộc canh tranh gía bán, tính ưu việt về "kinh tế đơn vị" của mô hình kinh doanh Mobike bị huỷ hoại
những tháng đỉnh điểm, chi phí hoạt động Ofo mỗi tháng là 300 triệu nhân dân tệ, tương đương 43 triệu USD
tháng 12 năm 2017 Mobike lỗ 680 triệu nhân dân tệ, tương đương 95 triệu USD một tháng
Tiêu tiền nạp của khách
năm 2017 nhiều doanh nghiệp cho thuê xe đạp đã bắt đầu tiêu tiền khách nạp, khoản bảo hiểm "nạp lần đầu" dự phòng mất mát, ăn cắp và hư hỏng tài sản
hứa hẹn rằng nếu khách đóng tài khoản, tiền nạp sẽ được hoàn trả; Mobike tính phí nạp 300 nhân dân tệ, tức 42 USD; Ofo tính phí nạp 100 nhân dân tệ, tức 14 USD
lý thuyết thì số tiền này được để trong một tài khoản ở bên thứ 3, nhưng bấy giờ chưa có quy định pháp luật nào điều chỉnh, số tiền ấy chỉ cứ ở đó và bị doanh nghiệp lấy ra chi tiêu mua xe đạp hoặc mở rộng bến
có ai tung tin đồn Internet rằng công ty đang khó khăn tài chính và sẽ không trả tiền đã nạp, mọi người kéo đến lấy lại tiền và làm sụp công ty
Hạn ngạch
chính phủ Trung Quốc đồng ý rằng các doanh nghiệp cho thuê xe đạp đã giải quyết vấn đề "giao hàng chặng cuối" bằng một biện pháp xanh
đầu năm 2017 Mobike báo cáo rằng các thành phố có xe Mobike đã giảm 3% lượt ô tô
Bluegogo báo rằng xe đạp đã giảm 5% chuyến đi ô tô ngắn hơn 5 km
truyền thông nhà nước Trung Quốc ca ngời dịch vụ thuê xe đạp công cộng là thành tựu công nghệ sánh ngang Alipay, đường sắt cao tốc, thương mại điện tử
giữa năm 2017 ngành có 16 triệu xe đạp, trôi nổi trên vỉa hè giữa các toà nhà, đường cao tốc và nơi công cộng... nhiều xe hư hỏng, bị vứt bỏ
tháng 4 năm 2017 tết Thanh Minh là cao điểm cạnh tranh, báo chí đăng tin 1 vạn xe đạp bị vứt ở công viên Bay Park (Thâm Quyến)
công an Thâm Quyến lệnh cho các doanh nghiệp cho thuê xe đạp phải đến dọn, họ đã làm, nhưng những hình ảnh xe chặn lối đi đã tràn ngập Internet
cuối tháng 4 năm 2017 Thượng Hải lấy ý kiến một dự luật mới cho các doanh nghiệp cho thuê xe đạp công cộng, 30 thành phố và chính quyền cấp tỉnh Trung Quốc đã làm tương tự
luật mới đã quy định xe đạp phải có đăng ký và ở tình trạng tốt, doanh nghiệp phải dọn dẹp xe hư hỏng trên đường phố, hàng rào địa lý [geofence] dựa-vào-bluetooth là bắt buộc để hướng dẫn người dùng đến những điểm đậu xe đạp
Thượng Hải ban định mức tối đa số lượng xe đạp, hiệp hội xe đạp Thượng Hải khảo sát thấy rằng thành phố cần nửa triệu xe đạp mỗi ngày
giữa năm 2017 Thượng Hải hơn 1 triệu xe đạp công cộng, của 11 doanh nghiệp
chính quyền Thượng Hải định mức tối đa số xe đạp công cộng, và phân phối hạn ngạch cho các nhà vận hành, dựa vào khả năng của nhà cung cấp và nhu cầu của người dùng
doanh nghiệp mới tham gia cho thuê xe đạp đã bị hạn chế tốc độ triển khai, phải thử 1000 xe đạp trước, chứng minh khả năng tuân thủ luật pháp với các cơ quan chức năng, rồi mới được mở rộng thêm xe
Mức trần
nửa cuối năm 2017 các doanh nghiệp bắt đầu đóng cửa, công ty khởi nghiệp bắt đầu sụp đổ: ví dụ Kala Bike triển khai 667 xe ở thành Nam Ninh tỉnh Quảng Tây từ tháng 1 đến tháng 2 năm 2017 và sớm mất hết xe, chỉ còn 157 xe đạp còn hoạt động tốt
rồi Wukong Bike triển khai 1200 xe ở phố núi Trùng Khánh, sáng lập Lei Houyi từng làm nghề cho vay nặng lãi, nói rằng địa hình Trùng Khánh sẽ hấp dẫn người ta đạp xe để lấy tiếng
Wukong Bike cho thuê xe đạp ở mức giá 0 nhân dân tệ, không có GPS cho nên Wukong Bike bị mất trộm cả nghìn chiếc xe đạp
tháng 6 năm 2017 Wukong Bike thất bại trong vòng gọi vốn, sáng lập Lei Houyi nói: "chúng tôi triển khai hơn nghìn xe đạp, cuối cùng chỉ lấy lại được vài chục chiếc. Chúng tôi cũng không tốn công tìm lại nữa - dự án đã đóng cửa. Không có mục đích tìm lại nữa. Coi như là dịch vụ công cộng, haha."
8 ngày sau, công ty 3VBike cũng tuyên bố đóng cửa, sau ít tháng khởi nghiệp
sáng lập 3VBike chi 600 000 nhân dân tệ tiền túi để triển khai 1000 xe đạp ở 4 thành phố, hầu hết đã bị mất trộm, hoặc khách không trả
tháng 11 năm 2016 thành lập Coolqi là một doanh nghiệp nhỏ hơn, đỉnh điểm có 1.5 triệu người đăng ký, xe đạp có màu chanh phát sáng
tháng 6 năm 2017 Coolqi gây chú ý khi bắt đầu cho thuê "xe biển vàng" có giá đỡ điện thoại và cáp sạc
tháng 8 năm 2017 khách hàng Coolqi tố cáo rằng không thể lấy lại tiền nạp, nhân viên và nhân viên cũ Coolqi tố cáo trễ lương, các số điện thoại và kênh chăm sóc khách hàng Coolqi không phản hồi
tháng 9 năm 2017 người ta xếp hàng ở các trụ sở Coolqi đòi lấy lại tiền nạp, hàng nghìn khiếu nại đã gửi lên chính quyền và các hiệp hội bảo vệ người tiêu dùng
sau này Gao Weiwei trả lời phỏng vấn, đã đổ lỗi cú sụp của Coolqi cho những vấn đề công nghệ và tin đồn ác ý
Gao Weiwei nói rằng sẽ không bao giờ khởi nghiệp nữa, chỉ muốn được yên thân, rằng: "quá mệt, quá đau lòng, không thể sống nổi. Thật vô nghĩa, không có mục đích hay giá trị nào để phấn đấu"
Bluegogo phá sản
tháng 11 năm 2017 Bluegogo nộp đơn phá sản, sau những nỗ lực Trung Quốc với sản phẩm xe chất lượng cao và trải nghiệm đạp mượt mà
nỗ lực xuất ngoại bất thành, cạn kiệt khoản tiền 250 triệu USD khách nạp, đồn đại rằng ban lãnh đạo Bluegogo chạy ra nước ngoài, ứng dụng đã không thể mở khoá xe đạp nữa, ứng dụng bị loại khỏi các App Store, những thư yêu cầu hoàn tiền nạp và thẻ trả trước đã đều bị bơ
tháng 12 năm 2017 Didi mua lại tài sản Bluegogo
Mobike bán mình, Ofo sụp đổ
nhà đầu tư Zhu Xiaohu của quỹ GSR Capital kêu gọi Mobike và Ofo hợp nhất
cuối tháng 12 năm 2017 Wang Xiaofeng được hỏi về khả năng hợp nhất, ông nhất quyết nói không, rằng Mobike muốn mở rộng và phát triển nhiều sản phẩm nữa
một số trang web cho rằng Mobike không muốn dính vào quan hệ giữa Ofo với các nhà đầu tư
sau 3 vòng gọi vốn nữa, Didi nắm 30% cổ phần Ofo, trở thành cổ đông lớn nhất, có ghế trong hội đồng quản trị và quyền phủ quyết [veto]
Didi ủng hộ sáp nhập Mobike nhưng Dai Wei công khai từ chối, nhà đầu tư Zhu Xiaohu của quỹ GSR Capital bực tức bán cổ phần
giữa năm 2017 đáng lẽ Didi giúp Ofo gọi 1 tỷ USD vốn Softbank ở Nhật Bản với điều kiện Dai Wei chấp nhận 2-3 giám đốc Didi giám sát tài chính và hoạt động
Dai Wei từ chối, cho các giám đốc Didi nghỉ phép bắt buộc
Didi bắt đầu sử dụng quyền phủ quyết hội đồng quản trị Ofo để huỷ những thoả thuận vốn và sáp nhập khác
tháng 1 năm 2018 Didi khai trương thương hiệu cho thuê xe đạp công cộng Qingju
tháng 3 năm 2018 Dai Wei tìm đến cổ đông Alibaba và công ty tài chính Ant Financial xin một khoản vay kết hợp [combined loan] và gọi vốn
vòng gọi vốn Series E2 lần thứ nhất này đã gọi được 866 triệu USD
tháng 4 ănm 2018 Mobike bán mình cho Meituan với giá 2.7 tỷ USD với giả thiết Mobike nợ hàng trăm triệu USD, giá trị vốn hoá Mobike giảm từ 3 tỷ USD ở vòng gọi vốn trước
William Li sáng lập Nio sau này nói rằng thương vụ rất đúng lúc
giám đốc Wang Xiaofeng điều hành Mobike và được cho là cả Hu Weiwei đã không chấp nhận hay muốn bán, nhưng các nhà đầu tư có quyền quyết định, cả 2 đã sớm rời Mobike sau đó
Mobike đã sáp nhập vào ứng dụng Meituan và đổi tên là Meituan Bike
năm 2018 Ofo thoái lui những nỗ lực quốc tế, sa thải hàng nghìn nhân viên và rời bỏ văn phòng Bắc Kinh đắt đỏ
tháng 12 năm 2018 Ofo nộp đơn xin phá sản, hàng nghìn khách đã xếp hàng đòi tiền nạp, có lẽ sẽ không bao giờ nhận được lại
một toà án Bắc Kinh đã đưa Dai Wei vào "danh sách đen" tài chính, chặn Dai Wei mua hàng xa xỉ hoặc những chuyến đi đắt tiền
sau khi xin phá sản, Ofo thử bán quảng cáo trên xe đạp, rồi chuyển sang thử làm thương mại điện tử và dịch vụ hoàn tiền [cashback]
cuối cùng Ofo bán những bài đăng được-tài-trợ trên tài khoản chính thức trên ứng dụng WeChat
Hello Bike sống sót
Hello Bike phát triển chỗ đứng ở những thành phố hạng 3-4 trước khi lấn đến những thành phố cấp 1
những thành phố hạng 3 và 4, hạ tầng giao thông công cộng đã kém hơn, người thuê đã đạp xe lâu và xa hơn, chi phí lao động cũng rẻ hơn
giống như chiến lược kinh doanh của BBK với những thương hiệu điện thoại Oppp, OnePlus, Realme và Vivo khi đấu Xiaomi, Hello Bike đa dạng hoá danh mục sản phẩm, có thêm xe đạp điện và xe tay ga
sau này, kế toán trưởng Fischer Chen trả lời phỏng vấn rằng việc cạnh tranh ở những lĩnh vực này là "hợp lý" [rational] hơn
từ năm 2018 đến 2020 Hello Bike báo lỗ 5 tỷ nhân dân tệ
Chủ Nhật, 21 tháng 12, 2025
Thứ Tư, 10 tháng 12, 2025
Node quy trình 45 nanômét
Kaiko Minakata
các bóng bán dẫn sẽ được nối dây qua những dây nối trong [interconnect] kim loại, được nhúng [embed] trong những lớp ở trên, những lớp được gọi là "lớp kim loại"
dây kim loại sẽ đi xuống và kết nối điện với bóng bán dẫn ở những điểm tiếp xúc [contact] sẽ thu nhỏ cùng với thiết bị
mục tiêu của một node quy trình là làm sao để sản xuất hàng loạt những thiết bị rất nhỏ này, kích thước nhất quán và hiệu năng đáng tin cậy trong một khoảng thời gian dài
sai lệch [deviation] được đo lường bởi chỉ số metric "hiệu suất tham số" [parametric yield], hoặc nếu thiết bị hư hỏng, sẽ được đo bởi "hiệu suất thảm hoạ" [catastrophic yield]
Kiểm tra tạp chất [dopant]
kiểm tra tấm nền [substrate] được nhà cung cấp đưa đến sẽ gồm 3 phần
thứ nhất là ước lượng hàm lượng tạp chất trong silic: wafer được sản xuất bằng cách kéo những miếng tinh thể ra khỏi một bể silic lỏng
trong suốt quy trình Czochralski, những tạp chất (cácbon, ôxy, kim loại) có thể bám vào và làm nhiễm bẩn bể silic lỏng
nếu những tạp chất này sáp nhập vào bóng bán dẫn, nhất là tạp chất kim loại, nó sẽ thay đổi ngưỡng điện áp của bóng bán dẫn
kiểm tra những tạp chất này bằng cách đo lường điện trở của bề mặt wafer rồi so sánh với cấu hình [specification]: một đầu dò [probe] 4-điểm sẽ đặt lên wafer và chạy một dòng điện từ điểm này đến điểm kia
Cấu trúc tinh thể
wafer là một đơn tinh thể: bất cứ gián đoạn, lỗi xếp chồng, tạp chất... nào ở trong mạng lưới tinh thể... cũng có thể "bẫy" hoặc can thiệp những hạt mang điện tích đi qua silic
để kiểm tra "định hướng" [orientation] tinh thể học [crystallorgraphic] của silic, máy "quang phổ nhiễu xạ" tia X [X-ray diffractometer] chiếu một chùm tia X và kiểm tra cường độ tia dội lại: nếu có hiện tượng tán xạ, có thể bởi vì mạng tinh thể silic có những căng thẳng [strain] hoặc lỗi [flaw]
Phẳng
phồng [bowing] hoặc vênh [warping] bề mặt tấm nền silic sẽ ảnh hưởng hiệu năng in thạch bản sau này
máy in thạch bản có "độ sâu tiêu cự" [deep of focus] rất chặt chẽ: là tầm khoảng cách để hình ảnh của mẫu hình mặt nạ quang sẽ được giữ ở tiêu điểm, toàn bộ tấm nền sẽ phải nằm trong những giới hạn DoF
máy đo độ nghiêng [stylus profilometer] (profiler) giống như một ngón tay với một lưỡi cưa kim cương [diamond tip] rà khắp bề mặt wafer, nhiều lần qua lại, để tạo ra một hình ảnh 3 chiều
profiler hoạt động giống như một kính hiển vi lực điện tử
có những phương pháp không-tiếp-xúc dựa trên laser và cảm biến điện dung... nhưng đắt hơn
Rửa sạch
chất nhiễm bẩn còn sót lại trên bề mặt tấm nền sẽ có thể bị lọt xuống cổng và ảnh hưởng hiệu năng của bóng bán dẫn
thuở đầu, wafer được làm sạch bằng bàn chải cọ hoặc siêu âm, và được nhúng trong hoá chất: axit hydro floric, nước cường toan, axit nitric
siêu âm có thể làm nứt gãy wafer, trong khi những hoá chất cũng làm bẩn wafer
thập niên 1960 Werner Kern bấy giờ ở công ty RCA, đã trình làng phương pháp RCA-Clean ngày nay là tiêu chuẩn vàng của ngành công nghiệp
quy trình "lõi" của RCA-Clean là nhúng wafer xuống 2 bể trong 10 phút
bể thứ nhất, được gọi là SC-1 theo tiếng lóng của ngành công nghiệp, rất có tính kiềm: ôxy già và dung dịch amoniac hoà tan trong nước, được pha loãng
sau đó wafer được lấy ra, rửa bằng nước siêu tinh khiết UPW [ultra pure water] rồi được nhúng xuống bể axit thứ hai, được gọi là SC-2 chứa ôxy già và axit clohydric được pha loãng
năm 1990 Werner Kern xuất bản bài viết "The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology"
LOCOS
cần cách điện những bóng bán dẫn, để chúng khỏi bị rò điện và ảnh hưởng lẫn nhau
thưở đầu, các xưởng fab sử dụng kỹ thuật ôxy hoá cục bộ silic [local oxidation of silicon]
LOCOS tăng trưởng silic đi-ôxit ở trên tinh thể silic chỉ nhờ vào nhiệt và nước, giống như sắt gỉ
silic đi-ôxit không tăng trưởng ở những nơi có silic nitride, cho nên LOCOS sử dụng silic nitride là một "mặt nạ"
vấn đề đã nảy sinh, khi silic đi-ôxit bị đẩy vào những vùng hoạt động, nơi có bóng bán dẫn; hiện tượng được gọi là "mỏ chim" vì phần silic đi-ôxit xâm lấn này có hình thù giống mỏ chim
"mỏ chim" tạo ra những chỗ lồi và bề mặt ôxit không đều, sẽ gây vấn đề sau này ở những công đoạn in thạch bản, làm tán xạ ánh sáng ở những góc bất ngờ, huỷ hoại tính đồng nhất
ngành đã sử dụng phương pháp đánh bóng cơ hoá CMP [Chemical Mechanical Polishing] để làm phẳng những chỗ lồi, nhưng vấn đề "mỏ chim" vẫn tồn tại và ở node quy trình 250 nanomet đã không thể bỏ qua được nữa
cho nên, ngành bán dẫn đã ứng dụng phương pháp mới "rãnh cách điện nông" STI [shallow trench isolation] còn gọi là kỹ thuật "Box Isolation"
STI khoan những rãnh kích thước nanomet ở giữa những bóng bán dẫn, lấp đầy rãnh bằng vật liệu cách điện (silic đi ôxit)
Khoan rãnh
mới đầu, tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit dày 10 nanomet trên tấm nền silic, là lớp hy sinh, sử dụng phương pháp ôxy hoá nhiệt (nấu wafer với nước ở nhiệt độ 900 độ C)
bên trên, tăng trưởng một lớp silic nitride dày 20-50 nanomét, sử dụng phương pháp lắng động hơi hoá học [chemical vapor deposition] CVD áp suất thấp; lớp thứ 2 này được gọi là lớp dừng [stopping layer] sẽ bảo vệ tấm nền silic ở quy trình đánh bóng cơ hoá [chemical mechanical polish]
sau khi đã lắng đọng, những lớp này sẽ được kiểm tra chiều dày, sử dụng phương pháp Spectroscopic Ellipsometry: chiếu ánh sáng của một sự phân cực đã biết vào bề mặt, máy sẽ kiểm tra thứ phản chiếu lại
sau đó, in thạch bản được sử dụng để đúc mẫu hình ở nơi sẽ có rãnh
xưởng đúc [fab] áp lên một hoá chất nhạy-sáng, gọi là chất cản quang [photoresist] lên trên wafer
máy in thạch bản sẽ phơi sáng một hình ảnh của một mặt nạ ảnh [photomask] lên trên
phơi sáng hình ảnh sẽ được hiện hình [develop] nhờ ủ sau-phơi-sáng hoặc cách khác... tuỳ thuộc vào chất cản quang
sau công đoạn in thạch bản là công đoạn khắc axit [etch]: chất cản quang đã-hiện-hình [developed photoresist] là rãnh dẫn hướng [guide], mẫu hình những rãnh sâu từ 700 nanomet đến 2 micromet sẽ được khắc vào những lớp silic nitride, silic đi-oxit và nền silic
công đoạn khắc axit được làm bởi phương pháp khắc ion phản ứng [reactive ion etch] RIE: hỗn hợp những hoá chất khắc dễ bay hơi [volatile etching chemical] thường là hợp chất của clor và flor, bị biến thành plasma nhờ một trường tần số vô tuyến
sau đó plasma được tăng tốc đến wafer bởi một điện trường: khi đập bề mặt wafer, sẽ có một khắc kép [double etch], một là vật lý, bởi sự bắn phá ion, hai là phản ứng hoá học
tiến trình sẽ được đo lường bằng một máy đo độ nghiêng [stylus profiler] ví dụ KLA-Tencor P-7
nếu đã đạt yêu cầu, chất cản quang sẽ bị lột bỏ, bằng phương pháp làm sạch khô dựa-trên-plasma-ôxy gọi tên là đốt plasma [plasma ashing]
sau đó, những rãnh nông này sẽ được kẻ một lớp silic đi-ôxit dày 5-10 nanomet, tăng trưởng nhờ phương pháp ôxy hoá nhiệt
lớp silic đi-ôxit được trát lên tất cả silic bị-hư-hại ở trên các cạnh tường của những rãnh, láng mượt những phần bên trên của rảnh để có được những tính chất điện được cải thiện
Lấp rãnh
lắng đọng hơi hóa học [chemical vapor deposition] trộn nhiều tiền chất hoá học trong một khoang, rồi cứ thế sẽ lắng đọng một lớp vật liệu kích-thước-nanomet lên trên mục tiêu
lắng đọng hơi hoá học TEOS lấy tên của tiền chất hoá học tetraethyl orthosilicat Si(OC2 H5)4 trong đó wafer được nung đến 650-750 độ C và dung dịch TEOS bay hơi nhờ một máy tạo bọt hoặc một hệ thống bơm chất lỏng
mục tiêu lắng đọng ở đây là bề mặt wafer nóng bỏng, sẽ phân huỷ hơi TEOS, phá gãy những liên kết silic-ôxy-cácbon và hình thành một màng silic đi-ôxit
trước đó, ôxy hoá nhiệt là phương pháp được dùng để trải lớp silic đi-ôxit; tại sao không thể sử dụng tiếp để hình thành màng silic đi-ôxit thứ hai này?
lý do vì màng silic đi-ôxit thứ 2 này cần được lắng đọng xuống đáy những rãnh và lấp rãnh, hoàn toàn và đồng đều; ngành bán dẫn gọi đây là một độ phủ tốt [good coverage]
nếu sử dụng phương pháp ôxy hoá nhiệt, màng silic đi-ôxit ở dưới rãnh sẽ có những lỗ trống [void], vết nứt [seam] và mật độ thấp... có thể gây ra rò điện và những vấn đề hiệu suất [yield]
Ủ
sau đó, fab ủ wafer ở nhiệt độ 1000 độ C để gia cố lớp silic đi-ôxit chuẩn bị cho những bước tiếp theo sẽ có những hoá chất phản ứng (ví dụ axit hydrofloric)
sau đó là bước làm phẳng [planarize] bằng cách mài bỏ những silic đi-ôxit thừa đã bị lắng đọng ở bước CVD TEOS, sử dụng phương pháp đánh bóng cơ hoá
máy đánh bóng cơ hoá [chemical mechanical polish] đánh gột 500-700 nanomet silic đi-ôxit khỏi bề mặt, nhờ cả mài cơ học [mechanical grind] và một hỗn hợp sệt những hóa chất phản ứng
để máy mài không bị quá sâu, một laser sẽ được chiếu lên bề mặt wafer trong qúa trình CMP, cảm biến xem khi nào đã mài đến lớp silic nitride là lớp dừng [stopping layer] đã được tăng trưởng trên wafer trước khi khoan rãnh
xong CMP, lớp dừng silic nitride có thể bị loại bỏ nhờ phương pháp khắc ướt [wet etch] thường là axit phosphoric
hầu hết các tài liệu đã ghi lại phiên bản giống như miêu tả ở trên đây, nhưng "rãnh cách điện nông" [shallow trench isolation] STI vẫn được ứng dụng khác nhau ở những xưởng đúc [fab] khác nhau
STI được chạy qua toàn bộ wafer và phải đảm bảo chính xác ở hàng tỷ bóng bán dẫn
Giếng: pha tạp
sản xuất CMOS, bắt đầu là tạo ra những vùng silic bị pha tạp, trên đó sẽ phát triển những bóng bán dẫn NMOS và PMOS được gọi là giếng hoặc bồn [tub]
pha tạp với những nguyên tố boron, asen hoặc phosphor sẽ cho silic những tính chất điện mới; hầu hết xưởng [fab] sử dụng boron hoặc phosphor, pha tạp boron cho PMOS, pha tạp phosphor cho NMOS
NMOS nằm trên silic kiểu-P trong khi PMOS nằm trên silic kiểu-N để khi mở cổng MOSFET, nó sẽ hình thành một lớp đảo ngược [inversion layer] trong kênh giữa nguồn và máng
lớp đảo ngược [inversion layer] được tạo thành từ những hạt mang những điện tích trái dấu của silic đã-bị-pha-tạp của giếng
ví dụ NMOS đưa điện tử [electron] qua kênh, một điện áp cổng dương được áp vào NMOS, điện trường sẽ hút điện tử âm, lên từ tấm nền silic, để tạo thành một lớp đảo ngược, nối nguồn điện-âm và máng; ở đây, giếng là silic kiểu-P để có được một trường điện để tạo hiệu ứng điều khiển
thuở trước, việc pha tạp này được làm bởi phương pháp khuếch tán nhiệt: đưa wafer vào một lò nung, cùng với hoá chất bổ sung [dopant] lỏng, nung đến 900-1200 độ C để hoá chất [dopant] khuếch tán vào silic
sau 1 thời gian, khuếch tán nhiệt đã thay bằng phương pháp cấy ion: kích thích ion hoá chất bổ sung [dopant] và bắn dưới dạng chùm ion vào cấu trúc tinh thể silic
năm 1954 ý tưởng cấy ion được ghi nhận là của William Shockley người giúp phát minh bóng bán dẫn, tạo ra bóng bán dẫn lưỡng cực và cũng là người theo thuyết ưu sinh
thập niên 1950 máy cấy ion đầu tiên là phiên bản chỉnh sửa lại những máy gia tốc chùm ion của những phòng thí nghiệm hạt nhân
thập niên 1970 và 1980 nhiều doanh nghiệp đã được tách ra để thương mại hoá máy cấy ion, ý tưởng đơn giản và kết quả đã xác định hơn phương pháp lắng đọng hơi hoá học, nhưng quy trình cấy ion vẫn phức tạp về mặt kỹ thuật
Giếng NMOS
tạo giếng NMOS trước, nếu muốn tạo ra silic kiểu-P
máy cấy ion bắn wafer đồng đều, ta muốn máy cấy ion cấy một mẫu hình cụ thể, thẳng hàng [align] với những bóng bán dẫn sẽ ở trên chip
vậy là, in thạch bản: phết chất cản quang lên wafer, phơi sáng wafer trong công cụ phơi sáng với mặt nạ quang, rồi hiện hình [develop] hình ảnh đã-được-phơi-sáng
hình ảnh của mặt nạ sẽ chứa những hố ở nơi sẽ có giếng: trong khi hiện hình, chất cản quang [photoresist] dày 300-800 nanomet sẽ cứng lại, để "cản" chùm ion sẽ pha tạp silic
nguyên tử boron nồng độ 10-100 triệu tỷ mỗi cm vuông sẽ được bắn vào silic, nhúng sâu vài trăm nanomet bên trong mạng tinh thể silic
kết quả được đo lường bởi máy khối phổ ion thứ cấp [secondary ion mass spectrometry] SIMS
SIMS bắn phá một chùm ion sơ cấp [primary ion] lên bề mặt wafer, khiến những ion thứ cấp bị đánh bật ra; SIMS thu thập những ion thứ cấp này và đếm tỷ lệ, để xác nhận xem liệu tỷ lệ boron đã-được-nhúng bên trong silic đã như mong muốn hay chưa
nếu đã đạt yêu cầu, chất cản quang [photoresist] bị lột bỏ, nhờ phương pháp đốt plasma [plasma ash]
xong, loại bỏ "lớp hy sinh" silic đi-ôxit bằng phương pháp khắc ướt
Hằng số điện môi cao
từ node quy trình 130 nanomet, các xưởng đúc [fab] nhận thấy những hiệu ứng kênh ngắn: hạt mang điện đã rò rỉ qua kênh đến máng
ở node 90 nanomet, ngành bán dẫn đã đưa vào silic bị kéo căng [strained silicon]
node 45 nanomet thay đổi ôxit cổng, trước đó làm từ silic đi-ôxit, nay thay đổi là hafni ôxit
hafni ôxit có hằng số điện môi K cao hơn, giúp cổng tạo ra điện trường mạnh hơn, khắc phục hiệu ứng kênh ngắn, nhưng cũng cần một dòng chảy quy trình mới: lựa chọn giữa cổng trước và cổng sau
IBM chọn lộ trình "cổng trước" trong khi Intel chọn "cổng sau" và sau đó "cổng sau" trở thành chuẩn công nghiệp
với "cổng sau", cần làm một "cổng hy sinh" để gióng nguồn và máng, vì cổng sẽ được làm sau cùng
Lắng đọng hafni ôxit
bắt đầu, rửa bề mặt wafer khỏi những ôxit dư thừa
sau đó, đưa wafer vào lò nung để tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit mới (đây là công đoạn ôxy hoá nhiệt) là lớp làm mượt giữa nền silic và hafni ôxit
các xưởng đúc [fab] muốn những hạt mang điện đi nhanh qua kênh, tránh những bẫy giao diện [interface trap] là những khuyết tật: lệch mạng tinh thể [lattice mismatch], tạp chất [impurity], chất bẩn [contamination], liên kết silic bị "hở" [dangling] (điện tử tự do sẽ tóm được hạt tải điện tử, hoặc ngược lại)
tinh thể silic và hafni ôxit bị lệch mạng lưới, bề mặt nền silic có những liên kết "hở" [dangling] sau khi làm sạch hoặc được in mẫu [pattern], tăng trưởng silic đi-ôxit sẽ lấp những liên kết "hở" ấy, làm thụ động hoá những liên kết "hở" ấy
silic đi-ôxit vô định hình sẽ đóng vai trò "đệm" giữa silic và hafni ôxit
sau đó, lắng đóng lớp cổng hafni ôxit dày 1-2 nanomet sử dụng phương pháp lắng đọng lớp nguyên tử [atomic layer deposition] ALD căn bản sử dụng phản ứng luân phiên [alternating reaction] và thanh lọc giữa-chừng [purge half-step] để lắng đọng một lớp vật liệu, bên trong một khoang ALD; khác với ném tất cả vật liệu vào khoang trong cùng một lúc, như CVD thông thường,
mỗi chu kỳ 1-10 giây, ALD thêm một lớp hafni ôxit dày 1-2.5 angstrom cho đến khi lớp vài nanomet đã được áp lên "đệm" silic đi-ôxit
đo lường chiều dày và xem đã phù hợp yêu cầu [specification] chưa, sử dụng 2 công cụ đo lường: Spectroscopic Ellipsometry và nhiễu xạ tia X [X ray refractometry]
Spectroscopic Ellipsometry nhanh, phù hợp cho wafer trên dây chuyền, có thể kiểm tra tất cả wafer
nhiễu xạ tia X chiếu tia X ở một góc hẹp, chùm tia X xuyên qua các lớp và can thiệp với nhau trên lộ trình phản chiếu: mẫu hình can thiệp này sẽ cho thấy độ nhám bề mặt và mật độ của silic
Cổng hy sinh
"cổng hy sinh" là silic đa tinh thể, bị chia tách bởi những ranh giới "thớ" [grain] nhưng vẫn có tổ chức hơn silic vô định hình, nhưng không khắt khe bằng silic đơn tinh thể, cho nên không cần quy trình Czochralski (Cz) để làm
"cổng hy sinh" làm bởi CVD áp suất thấp [low pressure chemical vapor deposition] LPCVD xuất hiện năm 1975: đưa một lố wafer vào trong một khoang lắng, dài và mỏng, với những cuộn dây nung nóng quấn quanh; nung wafer đến 580-650 độ C ở áp suất thấp, rồi bơm khí silane vào khoang
silane bám vào bề mặt wafer nóng, phân huỷ, phá gãy những liên kết silic-hydro; hydro bay đi, để lại một lớp silic đa tinh thể, dày 5-30 nanomet
để dễ dàng loại bỏ lớp "cổng hy sinh", một lớp bịt [capping layer] silic nitride được áp lên, sử dụng một phiên bản LPCVD
cuối cùng, in mẫu hình [pattern] toàn bộ lớp này để xác định nơi những cổng sẽ tại vị và loại bỏ silic đa tinh thể dư thừa, chỉ để lại "cổng hy sinh": lại in thạch bản - áp chất cản quang, phơi sáng wafer với mặt nạ ảnh, làm hiện hình [develop] hình ảnh
rồi khắc bỏ những lớp silic đa tinh thể, silic nitride và hafni ôxit... lại sử dụng quy trình khắc ion phản ứng [reactive ion etch] RIE
kết quả là một chồng cổng hy sinh: lần lượt từ trên xuống là silic nitride, hafni ôxit rồi đến một lớp silic đi-ôxit đệm
Cấy ghép halo
ở node quy trình 45 nanomet, ngoài nguồn và máng, 2 thứ nữa được tạo ra là cấy halo [halo implant] và phần mở rộng [extension]
cấy halo, còn gọi là cấy túi [pocket implant] là biện pháp đưa ra để khắc phục hiệu ứng kênh ngắn
kỹ sư xưởng [fab] thấy rằng, sau khi tạo ra nguồn và máng, hoá chất bổ sung [dopant] được-cấy-ion đã lan ra các bên, bên dưới cổng, càng thêm làm đoản mạch kênh
cấy gói [pocket implant] đưa một liều lượng lớn những hoá chất bổ sung [dopant] trong một gói [pocket] ở một góc bên dưới cạnh bên của cổng, sử dụng cùng những hoá chất bổ sung [dopant] của giếng ở dưới bóng bán dẫn; ví dụ NMOS, hoá chất bổ sung kiểu-P là boron
Phần mở rộng
đôi khi, "phần mở rộng" còn được gọi là những vùng máng/nguồn được pha tạp nhẹ, kéo dài nguồn/máng ở những vùng nông, ngay bên dưới cổng
"phần mở rộng" được thiết kế để bảo vệ ôxit cổng, khỏi "phun phần tử mang nóng" [hot carrier injection]
hạt mang điện đi qua kênh, nhờ điện trường, có thể quá nhanh, nóng đến mức phá ôxit cổng
"phần mở rộng" sẽ giảm tốc những "phần tử mang điện" đi từ nguồn đến máng
tạo "phần mở rộng" sẽ cần tạo những ôxit "bộ đệm" [spacer] gắn vào những tường bên của cổng hy sinh
làm những "phần mở rộng" trước, rồi đến những halo - hai việc này cần được làm 2 lần, một cho NMOS, một cho PMOS
Chế tạo halo và phần mở rộng
trước tiên là in thạch bản: chất cản quang, phơi sáng, hiện hình - để bao bọc vùng PMOS dưới lớp chất cản quang, đảm bảo cho chỉ vùng NMOS được xử lý
máy cấy ion bắn nguyên tử phosphor vào giếng kiểu-P của NMOS để tạo ra "phần mở rộng"
máy cấy ion bắn nguyên tử boron ở một góc, dưới cổng, tạo ra những halo
SIMS đo lường xem công việc đã đúng cấu hình [specification] mong muốn chưa
sau đó, làm tương tự PMOS nhưng ngược lại
xong NMOS và PMOS, lột bỏ chất cản quang, sử dụng công đoạn đốt ôxy [oxygen ashing]
Silic bị kéo căng
ở node quy trình 90 nanomet, silic bị-kéo-căng được đưa ra: những nguyên tử silic bị kéo xa khỏi vị trí thông thường, thay đổi cấu trúc nguyên tử silic; phần tử mang [carrier] đi nhanh hơn, ít bị tán xạ hơn silic thư giãn [relaxed silicon]
silic bị-kéo-căng đã cải thiện 35% tốc độ, tương đương 25% tiết kiệm điện năng, mà không cần thu nhỏ bóng bán dẫn
với NMOS, mạng tinh thể silic sẽ được "biến dạng kéo" [tensile strain] để tăng hiệu năng: thêm một lớp bịt [capping layer] silic nitride lên trên bóng bán dẫn, tác động lực nén dọc xuống kênh silic, rồi (lực) lan ra
có thể điều chỉnh lực căng, sử dụng tần số vô tuyến: lớp silic nitride gọi là lớp dừng khắc tiếp xúc [contact etch stop layer] CESL cũng đóng vai trò là đế dừng [stop liner] khi khắc [etch] những vùng tiếp xúc
CESL cũng "biến dạng kéo" [tensile strain] cho nên được gọi là T-CESL
với PMOS, mạng tinh thể silic sẽ được "biến dạng nén" [compressive strain] để tăng hiệu năng
Intel tiên phong phương pháp đưa silic-germani vào trong những rãnh ở nguồn và máng trên 2 phía kênh
silic-germani hợp mạng [lattice match] với mạng tinh thể silic, nhưng silic-germani có cấu trúc mạng rộng hơn
khi được lắng đọng, mạng tinh thể silic hợp mạng silic-germani nhưng bị đẩy vào trong
Silic bị-kéo-căng: PMOS
kéo căng PMOS cần 3 bước, về mặt ý tưởng
bước 1: áp những lớp đệm [spacer] vào tường bên của cổng hy sinh, và làm xong "phần mở rộng"
TEOS CVD lắng đọng một lớp silic nitride dày vài nanomet lên khắp bề mặt, sau đó sẽ khắc [etch] bỏ tất cả silic nitride ngoài trừ silic nitride bám vào tường bên của cổng hy sinh; theo cách nói của ngành bán dẫn, khắc [etch] không đẳng hướng, khắc xuống, bấy giờ RIE với khí flor
bước 2: khắc những rãnh vào silic quanh "cổng hy sinh" của PMOS để tạo không gian cho silic-germani
ôxy hoá nhiệt sẽ tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit trên cả NMOS lẫn PMOS, silic đi-ôxit đóng vai trò "mặt nạ cứng" bảo vệ NMOS khi làm PMOS
in thạch bản sẽ phủ NMOS và chừa PMOS cho phơi sáng: phủ quay "chất cản quang", đưa wafer vào máy phơi sáng, hiện hình...
sau đó là một lượt RIE không đẳng hướng [anisotropic] khắc vào "mặt nạ cứng", phơi ra nguồn/máng PMOS được làm từ silic đơn-tinh-thể đã bị pha tạp, và phần mái của "cổng hy sinh"
sau đó, chất cản quang sẽ bị lột bỏ, sử dụng phương pháp đốt ôxy plasma [oxygen plasma ashing]; giờ đây, một bước khắc ướt [wet etch] có thể khoan những rãnh quanh cổng
bước 3 là mọc ghép [epitaxy] silic-germani vào khoang rãnh đã khoan
trong tiếng Hy Lạp, epitaxy nghĩa là "bên trên, theo một cách trật tự"
mọc ghép [epitaxy] tăng trưởng một cấu trúc tinh thể, trật tự, bên trên tấm nền
cuối cùng, pha tạp những nguồn và máng của bóng bán dẫn, để chúng có tính dẫn điện: loại bỏ "mặt nạ cứng", sau đó, in thạch bản, để bao phủ NMOS; sau đó, cấy ion bắn những hoá chất bổ sung [dopant] kiểu-P, ví dụ asen và boron, vào nguồn và máng silic-germani để khiến chúng có tính dẫn điện
đốt ôxy plasma lột bỏ chất cản quang, rồi đưa wafer qua bước ủ [anneal] trong một lò nung 1000 độ C để kích hoạt những hoá chất bổ sung [dopant] và sửa chữa những hư hại bởi máy cấy ion gây ra cho cấu trúc tinh thể
bước ủ 1000 độ C này là lý do tại sao "cổng hy sinh" cần thiết, cổng kim loại thực tế sẽ nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy của silic đa tinh thể là 1414 độ C cho nên "cổng hy sinh" chịu được
Vùng tiếp xúc Silicua
bóng bán dẫn được nối dây với mạng lưới dây nối trong [interconnect] và những điểm mà dây này nối với bóng bán dẫn sẽ được gọi là "vùng tiếp xúc"
silic bị-pha-tạp và silic đa tinh thể là vật liệu có điện trở cao, làm giảm hiệu năng và tạo nhiệt
thu nhỏ những bóng bán dẫn, dây nối trong [interconnect] và vùng tiếp xúc [contact] cũng thu nhỏ, làm tăng điện trở
dây nối trong [interconnect] rộng dưới 1 micromet, điện trở đã cao đến mức không thể lờ đi; các kỹ sư IC tìm ra giải pháp thập niên 1960 sử dụng những hợp kim platin-silic để cải thiện điện trở ở những vùng tiếp xúc của đi-ốp
thập niên 1980 xưởng đúc [fab] lắng đọng những lớp kim loại, lên trên silic, với nhiệt độ cao, tạo ra một lớp hợp kim silic-kim-loại ở trên nguồn/máng; hợp kim là silicua
mới đầu, việc này thực hiện với phương pháp polycide: lắng đọng những lớp silic đa tinh thể và kim loại, ủ để tạo ra hợp kim, rồi in mẫu hình [pattern] bỏ những phần cần bỏ; in mẫu hình [pattern] là in thạch bản, một công đoạn đắt đỏ
Silicide tự-sắp-hàng
đầu thập niên 1990 các xưởng đúc [fab] đưa ra phương pháp không cần in thạch bản, rẻ hơn, là "tự căn chỉnh" [self aligned]
silicide tự-căn-chỉnh, viết tắt là salicide, nhiều phiên bản, phục vụ nhiều kim loại: titan, nickel, côban
trước tiên là làm sạch wafer, lắng đọng một "mặt nạ cứng" silic đi-ôxit, rồi in thạch bản để phủ bóng bán dẫn, rồi khắc [etch] qua "mặt nạ cứng" để phơi sáng nguồn/máng
sau đó, lắng đọng một trong 3 kim loại: titan, nickel hoặc côban... lên trên wafer, sử dụng phương pháp phún xạ [sputter]
tuỳ vào kim loại, có thể cần một lớp bịt [capping layer] bảo vệ khỏi ôxy hoá: titan không cần lớp bịt, côban cần
trong ngành bán dẫn, silicide titan có một phương pháp tạo hình 2-bước khá nổi tiếng
ở node quy trình 45 nanomet, nickel và côban đã thay thế titan, titan vẫn được sử dụng để trình diễn minh hoạ
sau khi lắng đọng titan, ủ wafer ở 600-700 độ C
bất cứ chỗ nào titan chạm silic, tức là ở bề mặt nguồn và máng, công đoạn ủ sẽ biến nó thành sản phẩm trung gian C49; điện trở C49 quá cao để sử dụng được làm silicide, nhưng C49 đủ bền vững để người ta có thể loại bỏ titan đã-không-phản-ứng với một bể hoá chất có-chọn-lọc khắc ướt [wet etch] axit hydrofloric
phản ứng với bể hoá chất axit hydrofloric này là lý do tại sao 3 kim loại titan, nickel và côban được chọn; bước khắc ướt [wet etch] này giúp silicide không hình thành ở những nơi không mong muốn của bóng bán dẫn, có thể làm hư khả năng dẫn điện
bỏ titan thừa, ủ lần 2 ở 700-900 độ C, kinh nghiệm cho thấy ủ hơn 850 độ C trong thời gian ngắn sẽ hiệu quả nhất; ủ lần 2 này sẽ biến C49 thành vật liệu C54 thành phẩm
Silic bị-kéo-căng: ILD (điện môi liên lớp)
CVD áp một lớp silic nitride dày 5-30 nanomet lên trên NMOS lẫn PMOS
giờ, chuẩn bị những lớp dây-nối-trong [interconnect] kim loại, để được lắng đọng và kết nối những bóng bán dẫn: bắt đầu là lắng đọng một ILD [interlayer dielectric]
điện môi liên lớp ILD cách điện và tách biệt thiết bị và những lớp kim loại
LPCVD hoặc phương pháp tương tự, sẽ lắng đọng silic đi-ôxit dày vài trăm nanomet
cuối cùng, làm phẳng [planarize] với phương pháp đánh bóng hoá cơ [chemical mechanical polish] mài bề mặt, đến khi "cổng hy sinh" lộ ra
Cổng kim loại
"cổng hy sinh" silic đa tinh thể đã bị phơi ra, có thể loại bỏ đơn giản bằng cách "khắc ướt" [wet etch]
thay vì axit, lần này sử dụng kiềm tetramethylammonium hydroxide cùng với xử lý siêu thanh [ultrasonic treatment] tẩy bỏ đến mảnh "cổng hy sinh" cuối cùng
ở đây, "cổng kim loại" làm từ nhôm, nhưng trước tiên, cần lắng đọng một lớp kim loại chức-năng-công-việc [work-function metal]
kim loại chức-năng-công-việc giúp tinh chỉnh ngưỡng điện áp của những bóng bán dẫn PMOS và NMOS: một ngưỡng thấp sẽ bật/tắt nhanh hơn, nhưng hao điện hơn vì bị rò rỉ; ngưỡng cao sẽ bật/tắt chậm, nhưng tiết kiệm điện
ở node quy trình 45 nanomet, bóng bán dẫn PMOS và NMOS sử dụng những kim loại chức-năng-công-việc khác nhau, cần áp theo một trình tự cụ thể để có hiệu ứng mong muốn
trước tiên, thêm một lớp kim loại chức-năng-công-việc PMOS, thường là titan nitride, lên cả NMOS và PMOS
rồi in thạch bản, để bao phủ PMOS, và loại bỏ titan nitride khỏi vùng NMOS
sau khi loại bỏ chất cản quang, thêm kim loại chức-năng-công-việc NMOS, thường là nhôm nitride, lên cả NMOS và PMOS
cuối năm 2007 dòng công việc này đã phục vụ kiến trúc vi xử lý 45 nanomet Penryn của Intel
năm 2008 Intel chỉnh sửa lại (không nói đến ở đây) cho dòng vi xử lý thế hệ 2 Hằng-số-điện-môi-Cao Cổng-kim-loại-được-làm-cuối-cùng
Intel sử dụng nhôm ở bước lắng đọng cổng kim loại này, một hình thức CVD nào đó; có những phiên bản node quy trình đã sử dụng vonfram
rồi CMP [chemical mechanical polish] đánh bóng những nhôm dư thừa và hoàn thiện cổng kim loại, chỉ còn phần việc chế tạo những chỗ cắm [plug] và dây nối trong [interconnect] đồng
Chỗ cắm
chỗ cắm [plug] là những "pin" dọc xuống những vùng tiếp xúc, kết nối bóng bán dẫn với những lớp dây-nối-trong [interconnect] kim loại
bắt đầu với 2 lớp: một là silic đi-ôxit được lắng đọng nhờ CVD, phục vụ là lớp dừng [stopping layer] ngăn một công đoạn khắc [etch] sau này đi quá xa
hai là lắng đọng silic đi-ôxit nữa, phục vụ là điện môi liên lớp và cách điện những cổng kim loại, khỏi những vùng tiếp xúc ở nguồn và máng
chạy một bước in thạch bản, để xác định vị trí những vùng tiếp xúc
rồi sẽ khắc [etch] xuống, qua những lớp silic đi-ôxit và silic nitride, sử dụng RIE với khí tri-fluoro methan
plug được làm bằng vonfram, nhưng trước tiên, CVD áp một lớp titan nitride lên bề mặt và phần lộ ra của vùng tiếp xúc [contact's opening]
lớp titan nitride đóng vai trò một lớp dính [glue layer] giữ vonfram bên trong plug và ngăn vonfram khỏi khuếch tán vào silic
áp xong titan nitride, CVD vonfram hexa-fluoride lắng đọng vonfram lên toàn bộ bề mặt; Spectroscopy Ellipsometry đo lường tiến triển trên những màng vonfram, nhưng phải sử dụng kính hiển vi điện tử [electron microscope] để nhìn vào plug, tức là phải làm bên ngoài dây chuyền sản xuất
áp xong vonfram, CMP đánh bóng xuống đến lớp ILD (điện môi liên lớp)
Dây nối trong
thập niên 1990 ở node quy trình 130 nanomet, IBM lần đầu tiên sử dụng vật liệu đồng làm dây-nối-trong thay thế nhôm, vì dây nhôm đã quá nhỏ và điện trở quá cao để gửi tín hiệu ở tốc độ cao
trước đó, dây-nối-trong nhôm được sản xuất theo một quá trình loại bỏ [subtractive manner]: lắng đọng một lớp nhôm phủ [blanket], in thạch bản những dây, khắc khô [dry etch] phần thừa
đồng sẽ khuếch tán ra chỗ khác, cho nên IBM đổi sang quá trình thêm [additive], lấy ý tưởng từ cách sản xuất bo mạch chủ đắt tiền
Damascene
phương pháp Damascene lắng đọng một lớp ILD [interlayer dielectric] nhờ sử dụng CVD tăng-cường-plasma
vật liệu khác với ILD silic đi-ôxit ở cấp độ bóng bán dẫn, đây là vật liệu điện môi hằng-số-điện-môi-thấp, hằng số điện môi thấp hơn silic đi-ôxit để giảm vấn đề điện dung
thuở đầu, lựa chọn phổ biến là kính silic FSG [silicon glass] pha fluorine, căn bản là silic đi-ôxit pha flor; sau này đã đổi sang ôxit pha-cácbon hoặc cacborundum (cácbua silic) xốp [porous silicon oxycarbine]
lắng đọng ILD xong, wafer gửi đến gian in thạch bản của xưởng đúc [fab] để in mẫu hình [pattern] mạng lưới dây-nối-trong vào lớp ILD
rồi etch lớp điện môi, sử dụng RIE, chừa lại một mạng lưới những rãnh sâu
chất cản quang được lột bỏ, sử dụng phương pháp đốt ôxy plasma [oxygen plasma ashing]
sau đó, lót những rãnh sâu bằng một lớp rào khuếch tán đồng [copper diffusion barrier] được làm từ tantal, cùng với một lớp đồng "giống" [a seed layer of copper]
lớp đồng "giống" này là nền tảng cho kỹ thuật mạ đồng điện phân
mạ đồng điện phân là kỹ thuật đã nổi tiếng từ lâu, bí quyết của IBM là: với những điều kiện thích hợp, sẽ xảy ra hiện tượng mà IBM gọi là "siêu lấp" [superfill]
với "siêu lấp", đồng sẽ lấp những rãnh dây-nối-trong từ dưới lên, mà không có lỗ trống [void] hay khuyết tật như xảy ra ở những phương pháp CVD (lắng đọng hơi hoá) và PVD (lắng đọng hơi vật lý)
kỹ thuật "mạ đồng điện phân" bao phủ đồng lên khắp bề mặt, CMP mài phần đồng thừa, chừa lại một lớp kim loại những rãnh dây-nối-trong đã lấp đầy đồng
những bước tiếp theo là thêm những lớp kim loại được đặt chồng lên trên, được làm bằng cách lắng đọng một lớp ILD, in thạch bản, khắc [etch] không đẳng hướng [anisotropic], thêm dây-nối-trong đồng
Intel
đôi khi, một node quy trình tiên tiến hơn đã cần xáo trộn các bước trong dòng chảy công việc
ví dụ node quy trình 130 nanomet của Intel tạo hình giếng, trước bước STI [shallow trench isolation]
ngoài ra thì, có vẻ như một node tiên tiến hơn sẽ cải thiện bằng cách thắt chặt những dung sai [tolerance] trong các bước, thay vì thay đổi những bước ấy
các bóng bán dẫn sẽ được nối dây qua những dây nối trong [interconnect] kim loại, được nhúng [embed] trong những lớp ở trên, những lớp được gọi là "lớp kim loại"
dây kim loại sẽ đi xuống và kết nối điện với bóng bán dẫn ở những điểm tiếp xúc [contact] sẽ thu nhỏ cùng với thiết bị
mục tiêu của một node quy trình là làm sao để sản xuất hàng loạt những thiết bị rất nhỏ này, kích thước nhất quán và hiệu năng đáng tin cậy trong một khoảng thời gian dài
sai lệch [deviation] được đo lường bởi chỉ số metric "hiệu suất tham số" [parametric yield], hoặc nếu thiết bị hư hỏng, sẽ được đo bởi "hiệu suất thảm hoạ" [catastrophic yield]
Kiểm tra tạp chất [dopant]
kiểm tra tấm nền [substrate] được nhà cung cấp đưa đến sẽ gồm 3 phần
thứ nhất là ước lượng hàm lượng tạp chất trong silic: wafer được sản xuất bằng cách kéo những miếng tinh thể ra khỏi một bể silic lỏng
trong suốt quy trình Czochralski, những tạp chất (cácbon, ôxy, kim loại) có thể bám vào và làm nhiễm bẩn bể silic lỏng
nếu những tạp chất này sáp nhập vào bóng bán dẫn, nhất là tạp chất kim loại, nó sẽ thay đổi ngưỡng điện áp của bóng bán dẫn
kiểm tra những tạp chất này bằng cách đo lường điện trở của bề mặt wafer rồi so sánh với cấu hình [specification]: một đầu dò [probe] 4-điểm sẽ đặt lên wafer và chạy một dòng điện từ điểm này đến điểm kia
Cấu trúc tinh thể
wafer là một đơn tinh thể: bất cứ gián đoạn, lỗi xếp chồng, tạp chất... nào ở trong mạng lưới tinh thể... cũng có thể "bẫy" hoặc can thiệp những hạt mang điện tích đi qua silic
để kiểm tra "định hướng" [orientation] tinh thể học [crystallorgraphic] của silic, máy "quang phổ nhiễu xạ" tia X [X-ray diffractometer] chiếu một chùm tia X và kiểm tra cường độ tia dội lại: nếu có hiện tượng tán xạ, có thể bởi vì mạng tinh thể silic có những căng thẳng [strain] hoặc lỗi [flaw]
Phẳng
phồng [bowing] hoặc vênh [warping] bề mặt tấm nền silic sẽ ảnh hưởng hiệu năng in thạch bản sau này
máy in thạch bản có "độ sâu tiêu cự" [deep of focus] rất chặt chẽ: là tầm khoảng cách để hình ảnh của mẫu hình mặt nạ quang sẽ được giữ ở tiêu điểm, toàn bộ tấm nền sẽ phải nằm trong những giới hạn DoF
máy đo độ nghiêng [stylus profilometer] (profiler) giống như một ngón tay với một lưỡi cưa kim cương [diamond tip] rà khắp bề mặt wafer, nhiều lần qua lại, để tạo ra một hình ảnh 3 chiều
profiler hoạt động giống như một kính hiển vi lực điện tử
có những phương pháp không-tiếp-xúc dựa trên laser và cảm biến điện dung... nhưng đắt hơn
Rửa sạch
chất nhiễm bẩn còn sót lại trên bề mặt tấm nền sẽ có thể bị lọt xuống cổng và ảnh hưởng hiệu năng của bóng bán dẫn
thuở đầu, wafer được làm sạch bằng bàn chải cọ hoặc siêu âm, và được nhúng trong hoá chất: axit hydro floric, nước cường toan, axit nitric
siêu âm có thể làm nứt gãy wafer, trong khi những hoá chất cũng làm bẩn wafer
thập niên 1960 Werner Kern bấy giờ ở công ty RCA, đã trình làng phương pháp RCA-Clean ngày nay là tiêu chuẩn vàng của ngành công nghiệp
quy trình "lõi" của RCA-Clean là nhúng wafer xuống 2 bể trong 10 phút
bể thứ nhất, được gọi là SC-1 theo tiếng lóng của ngành công nghiệp, rất có tính kiềm: ôxy già và dung dịch amoniac hoà tan trong nước, được pha loãng
sau đó wafer được lấy ra, rửa bằng nước siêu tinh khiết UPW [ultra pure water] rồi được nhúng xuống bể axit thứ hai, được gọi là SC-2 chứa ôxy già và axit clohydric được pha loãng
năm 1990 Werner Kern xuất bản bài viết "The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology"
LOCOS
cần cách điện những bóng bán dẫn, để chúng khỏi bị rò điện và ảnh hưởng lẫn nhau
thưở đầu, các xưởng fab sử dụng kỹ thuật ôxy hoá cục bộ silic [local oxidation of silicon]
LOCOS tăng trưởng silic đi-ôxit ở trên tinh thể silic chỉ nhờ vào nhiệt và nước, giống như sắt gỉ
silic đi-ôxit không tăng trưởng ở những nơi có silic nitride, cho nên LOCOS sử dụng silic nitride là một "mặt nạ"
vấn đề đã nảy sinh, khi silic đi-ôxit bị đẩy vào những vùng hoạt động, nơi có bóng bán dẫn; hiện tượng được gọi là "mỏ chim" vì phần silic đi-ôxit xâm lấn này có hình thù giống mỏ chim
"mỏ chim" tạo ra những chỗ lồi và bề mặt ôxit không đều, sẽ gây vấn đề sau này ở những công đoạn in thạch bản, làm tán xạ ánh sáng ở những góc bất ngờ, huỷ hoại tính đồng nhất
ngành đã sử dụng phương pháp đánh bóng cơ hoá CMP [Chemical Mechanical Polishing] để làm phẳng những chỗ lồi, nhưng vấn đề "mỏ chim" vẫn tồn tại và ở node quy trình 250 nanomet đã không thể bỏ qua được nữa
cho nên, ngành bán dẫn đã ứng dụng phương pháp mới "rãnh cách điện nông" STI [shallow trench isolation] còn gọi là kỹ thuật "Box Isolation"
STI khoan những rãnh kích thước nanomet ở giữa những bóng bán dẫn, lấp đầy rãnh bằng vật liệu cách điện (silic đi ôxit)
Khoan rãnh
mới đầu, tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit dày 10 nanomet trên tấm nền silic, là lớp hy sinh, sử dụng phương pháp ôxy hoá nhiệt (nấu wafer với nước ở nhiệt độ 900 độ C)
bên trên, tăng trưởng một lớp silic nitride dày 20-50 nanomét, sử dụng phương pháp lắng động hơi hoá học [chemical vapor deposition] CVD áp suất thấp; lớp thứ 2 này được gọi là lớp dừng [stopping layer] sẽ bảo vệ tấm nền silic ở quy trình đánh bóng cơ hoá [chemical mechanical polish]
sau khi đã lắng đọng, những lớp này sẽ được kiểm tra chiều dày, sử dụng phương pháp Spectroscopic Ellipsometry: chiếu ánh sáng của một sự phân cực đã biết vào bề mặt, máy sẽ kiểm tra thứ phản chiếu lại
sau đó, in thạch bản được sử dụng để đúc mẫu hình ở nơi sẽ có rãnh
xưởng đúc [fab] áp lên một hoá chất nhạy-sáng, gọi là chất cản quang [photoresist] lên trên wafer
máy in thạch bản sẽ phơi sáng một hình ảnh của một mặt nạ ảnh [photomask] lên trên
phơi sáng hình ảnh sẽ được hiện hình [develop] nhờ ủ sau-phơi-sáng hoặc cách khác... tuỳ thuộc vào chất cản quang
sau công đoạn in thạch bản là công đoạn khắc axit [etch]: chất cản quang đã-hiện-hình [developed photoresist] là rãnh dẫn hướng [guide], mẫu hình những rãnh sâu từ 700 nanomet đến 2 micromet sẽ được khắc vào những lớp silic nitride, silic đi-oxit và nền silic
công đoạn khắc axit được làm bởi phương pháp khắc ion phản ứng [reactive ion etch] RIE: hỗn hợp những hoá chất khắc dễ bay hơi [volatile etching chemical] thường là hợp chất của clor và flor, bị biến thành plasma nhờ một trường tần số vô tuyến
sau đó plasma được tăng tốc đến wafer bởi một điện trường: khi đập bề mặt wafer, sẽ có một khắc kép [double etch], một là vật lý, bởi sự bắn phá ion, hai là phản ứng hoá học
tiến trình sẽ được đo lường bằng một máy đo độ nghiêng [stylus profiler] ví dụ KLA-Tencor P-7
nếu đã đạt yêu cầu, chất cản quang sẽ bị lột bỏ, bằng phương pháp làm sạch khô dựa-trên-plasma-ôxy gọi tên là đốt plasma [plasma ashing]
sau đó, những rãnh nông này sẽ được kẻ một lớp silic đi-ôxit dày 5-10 nanomet, tăng trưởng nhờ phương pháp ôxy hoá nhiệt
lớp silic đi-ôxit được trát lên tất cả silic bị-hư-hại ở trên các cạnh tường của những rãnh, láng mượt những phần bên trên của rảnh để có được những tính chất điện được cải thiện
Lấp rãnh
lắng đọng hơi hóa học [chemical vapor deposition] trộn nhiều tiền chất hoá học trong một khoang, rồi cứ thế sẽ lắng đọng một lớp vật liệu kích-thước-nanomet lên trên mục tiêu
lắng đọng hơi hoá học TEOS lấy tên của tiền chất hoá học tetraethyl orthosilicat Si(OC2 H5)4 trong đó wafer được nung đến 650-750 độ C và dung dịch TEOS bay hơi nhờ một máy tạo bọt hoặc một hệ thống bơm chất lỏng
mục tiêu lắng đọng ở đây là bề mặt wafer nóng bỏng, sẽ phân huỷ hơi TEOS, phá gãy những liên kết silic-ôxy-cácbon và hình thành một màng silic đi-ôxit
trước đó, ôxy hoá nhiệt là phương pháp được dùng để trải lớp silic đi-ôxit; tại sao không thể sử dụng tiếp để hình thành màng silic đi-ôxit thứ hai này?
lý do vì màng silic đi-ôxit thứ 2 này cần được lắng đọng xuống đáy những rãnh và lấp rãnh, hoàn toàn và đồng đều; ngành bán dẫn gọi đây là một độ phủ tốt [good coverage]
nếu sử dụng phương pháp ôxy hoá nhiệt, màng silic đi-ôxit ở dưới rãnh sẽ có những lỗ trống [void], vết nứt [seam] và mật độ thấp... có thể gây ra rò điện và những vấn đề hiệu suất [yield]
Ủ
sau đó, fab ủ wafer ở nhiệt độ 1000 độ C để gia cố lớp silic đi-ôxit chuẩn bị cho những bước tiếp theo sẽ có những hoá chất phản ứng (ví dụ axit hydrofloric)
sau đó là bước làm phẳng [planarize] bằng cách mài bỏ những silic đi-ôxit thừa đã bị lắng đọng ở bước CVD TEOS, sử dụng phương pháp đánh bóng cơ hoá
máy đánh bóng cơ hoá [chemical mechanical polish] đánh gột 500-700 nanomet silic đi-ôxit khỏi bề mặt, nhờ cả mài cơ học [mechanical grind] và một hỗn hợp sệt những hóa chất phản ứng
để máy mài không bị quá sâu, một laser sẽ được chiếu lên bề mặt wafer trong qúa trình CMP, cảm biến xem khi nào đã mài đến lớp silic nitride là lớp dừng [stopping layer] đã được tăng trưởng trên wafer trước khi khoan rãnh
xong CMP, lớp dừng silic nitride có thể bị loại bỏ nhờ phương pháp khắc ướt [wet etch] thường là axit phosphoric
hầu hết các tài liệu đã ghi lại phiên bản giống như miêu tả ở trên đây, nhưng "rãnh cách điện nông" [shallow trench isolation] STI vẫn được ứng dụng khác nhau ở những xưởng đúc [fab] khác nhau
STI được chạy qua toàn bộ wafer và phải đảm bảo chính xác ở hàng tỷ bóng bán dẫn
Giếng: pha tạp
sản xuất CMOS, bắt đầu là tạo ra những vùng silic bị pha tạp, trên đó sẽ phát triển những bóng bán dẫn NMOS và PMOS được gọi là giếng hoặc bồn [tub]
pha tạp với những nguyên tố boron, asen hoặc phosphor sẽ cho silic những tính chất điện mới; hầu hết xưởng [fab] sử dụng boron hoặc phosphor, pha tạp boron cho PMOS, pha tạp phosphor cho NMOS
NMOS nằm trên silic kiểu-P trong khi PMOS nằm trên silic kiểu-N để khi mở cổng MOSFET, nó sẽ hình thành một lớp đảo ngược [inversion layer] trong kênh giữa nguồn và máng
lớp đảo ngược [inversion layer] được tạo thành từ những hạt mang những điện tích trái dấu của silic đã-bị-pha-tạp của giếng
ví dụ NMOS đưa điện tử [electron] qua kênh, một điện áp cổng dương được áp vào NMOS, điện trường sẽ hút điện tử âm, lên từ tấm nền silic, để tạo thành một lớp đảo ngược, nối nguồn điện-âm và máng; ở đây, giếng là silic kiểu-P để có được một trường điện để tạo hiệu ứng điều khiển
thuở trước, việc pha tạp này được làm bởi phương pháp khuếch tán nhiệt: đưa wafer vào một lò nung, cùng với hoá chất bổ sung [dopant] lỏng, nung đến 900-1200 độ C để hoá chất [dopant] khuếch tán vào silic
sau 1 thời gian, khuếch tán nhiệt đã thay bằng phương pháp cấy ion: kích thích ion hoá chất bổ sung [dopant] và bắn dưới dạng chùm ion vào cấu trúc tinh thể silic
năm 1954 ý tưởng cấy ion được ghi nhận là của William Shockley người giúp phát minh bóng bán dẫn, tạo ra bóng bán dẫn lưỡng cực và cũng là người theo thuyết ưu sinh
thập niên 1950 máy cấy ion đầu tiên là phiên bản chỉnh sửa lại những máy gia tốc chùm ion của những phòng thí nghiệm hạt nhân
thập niên 1970 và 1980 nhiều doanh nghiệp đã được tách ra để thương mại hoá máy cấy ion, ý tưởng đơn giản và kết quả đã xác định hơn phương pháp lắng đọng hơi hoá học, nhưng quy trình cấy ion vẫn phức tạp về mặt kỹ thuật
Giếng NMOS
tạo giếng NMOS trước, nếu muốn tạo ra silic kiểu-P
máy cấy ion bắn wafer đồng đều, ta muốn máy cấy ion cấy một mẫu hình cụ thể, thẳng hàng [align] với những bóng bán dẫn sẽ ở trên chip
vậy là, in thạch bản: phết chất cản quang lên wafer, phơi sáng wafer trong công cụ phơi sáng với mặt nạ quang, rồi hiện hình [develop] hình ảnh đã-được-phơi-sáng
hình ảnh của mặt nạ sẽ chứa những hố ở nơi sẽ có giếng: trong khi hiện hình, chất cản quang [photoresist] dày 300-800 nanomet sẽ cứng lại, để "cản" chùm ion sẽ pha tạp silic
nguyên tử boron nồng độ 10-100 triệu tỷ mỗi cm vuông sẽ được bắn vào silic, nhúng sâu vài trăm nanomet bên trong mạng tinh thể silic
kết quả được đo lường bởi máy khối phổ ion thứ cấp [secondary ion mass spectrometry] SIMS
SIMS bắn phá một chùm ion sơ cấp [primary ion] lên bề mặt wafer, khiến những ion thứ cấp bị đánh bật ra; SIMS thu thập những ion thứ cấp này và đếm tỷ lệ, để xác nhận xem liệu tỷ lệ boron đã-được-nhúng bên trong silic đã như mong muốn hay chưa
nếu đã đạt yêu cầu, chất cản quang [photoresist] bị lột bỏ, nhờ phương pháp đốt plasma [plasma ash]
xong, loại bỏ "lớp hy sinh" silic đi-ôxit bằng phương pháp khắc ướt
Hằng số điện môi cao
từ node quy trình 130 nanomet, các xưởng đúc [fab] nhận thấy những hiệu ứng kênh ngắn: hạt mang điện đã rò rỉ qua kênh đến máng
ở node 90 nanomet, ngành bán dẫn đã đưa vào silic bị kéo căng [strained silicon]
node 45 nanomet thay đổi ôxit cổng, trước đó làm từ silic đi-ôxit, nay thay đổi là hafni ôxit
hafni ôxit có hằng số điện môi K cao hơn, giúp cổng tạo ra điện trường mạnh hơn, khắc phục hiệu ứng kênh ngắn, nhưng cũng cần một dòng chảy quy trình mới: lựa chọn giữa cổng trước và cổng sau
IBM chọn lộ trình "cổng trước" trong khi Intel chọn "cổng sau" và sau đó "cổng sau" trở thành chuẩn công nghiệp
với "cổng sau", cần làm một "cổng hy sinh" để gióng nguồn và máng, vì cổng sẽ được làm sau cùng
Lắng đọng hafni ôxit
bắt đầu, rửa bề mặt wafer khỏi những ôxit dư thừa
sau đó, đưa wafer vào lò nung để tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit mới (đây là công đoạn ôxy hoá nhiệt) là lớp làm mượt giữa nền silic và hafni ôxit
các xưởng đúc [fab] muốn những hạt mang điện đi nhanh qua kênh, tránh những bẫy giao diện [interface trap] là những khuyết tật: lệch mạng tinh thể [lattice mismatch], tạp chất [impurity], chất bẩn [contamination], liên kết silic bị "hở" [dangling] (điện tử tự do sẽ tóm được hạt tải điện tử, hoặc ngược lại)
tinh thể silic và hafni ôxit bị lệch mạng lưới, bề mặt nền silic có những liên kết "hở" [dangling] sau khi làm sạch hoặc được in mẫu [pattern], tăng trưởng silic đi-ôxit sẽ lấp những liên kết "hở" ấy, làm thụ động hoá những liên kết "hở" ấy
silic đi-ôxit vô định hình sẽ đóng vai trò "đệm" giữa silic và hafni ôxit
sau đó, lắng đóng lớp cổng hafni ôxit dày 1-2 nanomet sử dụng phương pháp lắng đọng lớp nguyên tử [atomic layer deposition] ALD căn bản sử dụng phản ứng luân phiên [alternating reaction] và thanh lọc giữa-chừng [purge half-step] để lắng đọng một lớp vật liệu, bên trong một khoang ALD; khác với ném tất cả vật liệu vào khoang trong cùng một lúc, như CVD thông thường,
mỗi chu kỳ 1-10 giây, ALD thêm một lớp hafni ôxit dày 1-2.5 angstrom cho đến khi lớp vài nanomet đã được áp lên "đệm" silic đi-ôxit
đo lường chiều dày và xem đã phù hợp yêu cầu [specification] chưa, sử dụng 2 công cụ đo lường: Spectroscopic Ellipsometry và nhiễu xạ tia X [X ray refractometry]
Spectroscopic Ellipsometry nhanh, phù hợp cho wafer trên dây chuyền, có thể kiểm tra tất cả wafer
nhiễu xạ tia X chiếu tia X ở một góc hẹp, chùm tia X xuyên qua các lớp và can thiệp với nhau trên lộ trình phản chiếu: mẫu hình can thiệp này sẽ cho thấy độ nhám bề mặt và mật độ của silic
Cổng hy sinh
"cổng hy sinh" là silic đa tinh thể, bị chia tách bởi những ranh giới "thớ" [grain] nhưng vẫn có tổ chức hơn silic vô định hình, nhưng không khắt khe bằng silic đơn tinh thể, cho nên không cần quy trình Czochralski (Cz) để làm
"cổng hy sinh" làm bởi CVD áp suất thấp [low pressure chemical vapor deposition] LPCVD xuất hiện năm 1975: đưa một lố wafer vào trong một khoang lắng, dài và mỏng, với những cuộn dây nung nóng quấn quanh; nung wafer đến 580-650 độ C ở áp suất thấp, rồi bơm khí silane vào khoang
silane bám vào bề mặt wafer nóng, phân huỷ, phá gãy những liên kết silic-hydro; hydro bay đi, để lại một lớp silic đa tinh thể, dày 5-30 nanomet
để dễ dàng loại bỏ lớp "cổng hy sinh", một lớp bịt [capping layer] silic nitride được áp lên, sử dụng một phiên bản LPCVD
cuối cùng, in mẫu hình [pattern] toàn bộ lớp này để xác định nơi những cổng sẽ tại vị và loại bỏ silic đa tinh thể dư thừa, chỉ để lại "cổng hy sinh": lại in thạch bản - áp chất cản quang, phơi sáng wafer với mặt nạ ảnh, làm hiện hình [develop] hình ảnh
rồi khắc bỏ những lớp silic đa tinh thể, silic nitride và hafni ôxit... lại sử dụng quy trình khắc ion phản ứng [reactive ion etch] RIE
kết quả là một chồng cổng hy sinh: lần lượt từ trên xuống là silic nitride, hafni ôxit rồi đến một lớp silic đi-ôxit đệm
Cấy ghép halo
ở node quy trình 45 nanomet, ngoài nguồn và máng, 2 thứ nữa được tạo ra là cấy halo [halo implant] và phần mở rộng [extension]
cấy halo, còn gọi là cấy túi [pocket implant] là biện pháp đưa ra để khắc phục hiệu ứng kênh ngắn
kỹ sư xưởng [fab] thấy rằng, sau khi tạo ra nguồn và máng, hoá chất bổ sung [dopant] được-cấy-ion đã lan ra các bên, bên dưới cổng, càng thêm làm đoản mạch kênh
cấy gói [pocket implant] đưa một liều lượng lớn những hoá chất bổ sung [dopant] trong một gói [pocket] ở một góc bên dưới cạnh bên của cổng, sử dụng cùng những hoá chất bổ sung [dopant] của giếng ở dưới bóng bán dẫn; ví dụ NMOS, hoá chất bổ sung kiểu-P là boron
Phần mở rộng
đôi khi, "phần mở rộng" còn được gọi là những vùng máng/nguồn được pha tạp nhẹ, kéo dài nguồn/máng ở những vùng nông, ngay bên dưới cổng
"phần mở rộng" được thiết kế để bảo vệ ôxit cổng, khỏi "phun phần tử mang nóng" [hot carrier injection]
hạt mang điện đi qua kênh, nhờ điện trường, có thể quá nhanh, nóng đến mức phá ôxit cổng
"phần mở rộng" sẽ giảm tốc những "phần tử mang điện" đi từ nguồn đến máng
tạo "phần mở rộng" sẽ cần tạo những ôxit "bộ đệm" [spacer] gắn vào những tường bên của cổng hy sinh
làm những "phần mở rộng" trước, rồi đến những halo - hai việc này cần được làm 2 lần, một cho NMOS, một cho PMOS
Chế tạo halo và phần mở rộng
trước tiên là in thạch bản: chất cản quang, phơi sáng, hiện hình - để bao bọc vùng PMOS dưới lớp chất cản quang, đảm bảo cho chỉ vùng NMOS được xử lý
máy cấy ion bắn nguyên tử phosphor vào giếng kiểu-P của NMOS để tạo ra "phần mở rộng"
máy cấy ion bắn nguyên tử boron ở một góc, dưới cổng, tạo ra những halo
SIMS đo lường xem công việc đã đúng cấu hình [specification] mong muốn chưa
sau đó, làm tương tự PMOS nhưng ngược lại
xong NMOS và PMOS, lột bỏ chất cản quang, sử dụng công đoạn đốt ôxy [oxygen ashing]
Silic bị kéo căng
ở node quy trình 90 nanomet, silic bị-kéo-căng được đưa ra: những nguyên tử silic bị kéo xa khỏi vị trí thông thường, thay đổi cấu trúc nguyên tử silic; phần tử mang [carrier] đi nhanh hơn, ít bị tán xạ hơn silic thư giãn [relaxed silicon]
silic bị-kéo-căng đã cải thiện 35% tốc độ, tương đương 25% tiết kiệm điện năng, mà không cần thu nhỏ bóng bán dẫn
với NMOS, mạng tinh thể silic sẽ được "biến dạng kéo" [tensile strain] để tăng hiệu năng: thêm một lớp bịt [capping layer] silic nitride lên trên bóng bán dẫn, tác động lực nén dọc xuống kênh silic, rồi (lực) lan ra
có thể điều chỉnh lực căng, sử dụng tần số vô tuyến: lớp silic nitride gọi là lớp dừng khắc tiếp xúc [contact etch stop layer] CESL cũng đóng vai trò là đế dừng [stop liner] khi khắc [etch] những vùng tiếp xúc
CESL cũng "biến dạng kéo" [tensile strain] cho nên được gọi là T-CESL
với PMOS, mạng tinh thể silic sẽ được "biến dạng nén" [compressive strain] để tăng hiệu năng
Intel tiên phong phương pháp đưa silic-germani vào trong những rãnh ở nguồn và máng trên 2 phía kênh
silic-germani hợp mạng [lattice match] với mạng tinh thể silic, nhưng silic-germani có cấu trúc mạng rộng hơn
khi được lắng đọng, mạng tinh thể silic hợp mạng silic-germani nhưng bị đẩy vào trong
Silic bị-kéo-căng: PMOS
kéo căng PMOS cần 3 bước, về mặt ý tưởng
bước 1: áp những lớp đệm [spacer] vào tường bên của cổng hy sinh, và làm xong "phần mở rộng"
TEOS CVD lắng đọng một lớp silic nitride dày vài nanomet lên khắp bề mặt, sau đó sẽ khắc [etch] bỏ tất cả silic nitride ngoài trừ silic nitride bám vào tường bên của cổng hy sinh; theo cách nói của ngành bán dẫn, khắc [etch] không đẳng hướng, khắc xuống, bấy giờ RIE với khí flor
bước 2: khắc những rãnh vào silic quanh "cổng hy sinh" của PMOS để tạo không gian cho silic-germani
ôxy hoá nhiệt sẽ tăng trưởng một lớp silic đi-ôxit trên cả NMOS lẫn PMOS, silic đi-ôxit đóng vai trò "mặt nạ cứng" bảo vệ NMOS khi làm PMOS
in thạch bản sẽ phủ NMOS và chừa PMOS cho phơi sáng: phủ quay "chất cản quang", đưa wafer vào máy phơi sáng, hiện hình...
sau đó là một lượt RIE không đẳng hướng [anisotropic] khắc vào "mặt nạ cứng", phơi ra nguồn/máng PMOS được làm từ silic đơn-tinh-thể đã bị pha tạp, và phần mái của "cổng hy sinh"
sau đó, chất cản quang sẽ bị lột bỏ, sử dụng phương pháp đốt ôxy plasma [oxygen plasma ashing]; giờ đây, một bước khắc ướt [wet etch] có thể khoan những rãnh quanh cổng
bước 3 là mọc ghép [epitaxy] silic-germani vào khoang rãnh đã khoan
trong tiếng Hy Lạp, epitaxy nghĩa là "bên trên, theo một cách trật tự"
mọc ghép [epitaxy] tăng trưởng một cấu trúc tinh thể, trật tự, bên trên tấm nền
cuối cùng, pha tạp những nguồn và máng của bóng bán dẫn, để chúng có tính dẫn điện: loại bỏ "mặt nạ cứng", sau đó, in thạch bản, để bao phủ NMOS; sau đó, cấy ion bắn những hoá chất bổ sung [dopant] kiểu-P, ví dụ asen và boron, vào nguồn và máng silic-germani để khiến chúng có tính dẫn điện
đốt ôxy plasma lột bỏ chất cản quang, rồi đưa wafer qua bước ủ [anneal] trong một lò nung 1000 độ C để kích hoạt những hoá chất bổ sung [dopant] và sửa chữa những hư hại bởi máy cấy ion gây ra cho cấu trúc tinh thể
bước ủ 1000 độ C này là lý do tại sao "cổng hy sinh" cần thiết, cổng kim loại thực tế sẽ nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy của silic đa tinh thể là 1414 độ C cho nên "cổng hy sinh" chịu được
Vùng tiếp xúc Silicua
bóng bán dẫn được nối dây với mạng lưới dây nối trong [interconnect] và những điểm mà dây này nối với bóng bán dẫn sẽ được gọi là "vùng tiếp xúc"
silic bị-pha-tạp và silic đa tinh thể là vật liệu có điện trở cao, làm giảm hiệu năng và tạo nhiệt
thu nhỏ những bóng bán dẫn, dây nối trong [interconnect] và vùng tiếp xúc [contact] cũng thu nhỏ, làm tăng điện trở
dây nối trong [interconnect] rộng dưới 1 micromet, điện trở đã cao đến mức không thể lờ đi; các kỹ sư IC tìm ra giải pháp thập niên 1960 sử dụng những hợp kim platin-silic để cải thiện điện trở ở những vùng tiếp xúc của đi-ốp
thập niên 1980 xưởng đúc [fab] lắng đọng những lớp kim loại, lên trên silic, với nhiệt độ cao, tạo ra một lớp hợp kim silic-kim-loại ở trên nguồn/máng; hợp kim là silicua
mới đầu, việc này thực hiện với phương pháp polycide: lắng đọng những lớp silic đa tinh thể và kim loại, ủ để tạo ra hợp kim, rồi in mẫu hình [pattern] bỏ những phần cần bỏ; in mẫu hình [pattern] là in thạch bản, một công đoạn đắt đỏ
Silicide tự-sắp-hàng
đầu thập niên 1990 các xưởng đúc [fab] đưa ra phương pháp không cần in thạch bản, rẻ hơn, là "tự căn chỉnh" [self aligned]
silicide tự-căn-chỉnh, viết tắt là salicide, nhiều phiên bản, phục vụ nhiều kim loại: titan, nickel, côban
trước tiên là làm sạch wafer, lắng đọng một "mặt nạ cứng" silic đi-ôxit, rồi in thạch bản để phủ bóng bán dẫn, rồi khắc [etch] qua "mặt nạ cứng" để phơi sáng nguồn/máng
sau đó, lắng đọng một trong 3 kim loại: titan, nickel hoặc côban... lên trên wafer, sử dụng phương pháp phún xạ [sputter]
tuỳ vào kim loại, có thể cần một lớp bịt [capping layer] bảo vệ khỏi ôxy hoá: titan không cần lớp bịt, côban cần
trong ngành bán dẫn, silicide titan có một phương pháp tạo hình 2-bước khá nổi tiếng
ở node quy trình 45 nanomet, nickel và côban đã thay thế titan, titan vẫn được sử dụng để trình diễn minh hoạ
sau khi lắng đọng titan, ủ wafer ở 600-700 độ C
bất cứ chỗ nào titan chạm silic, tức là ở bề mặt nguồn và máng, công đoạn ủ sẽ biến nó thành sản phẩm trung gian C49; điện trở C49 quá cao để sử dụng được làm silicide, nhưng C49 đủ bền vững để người ta có thể loại bỏ titan đã-không-phản-ứng với một bể hoá chất có-chọn-lọc khắc ướt [wet etch] axit hydrofloric
phản ứng với bể hoá chất axit hydrofloric này là lý do tại sao 3 kim loại titan, nickel và côban được chọn; bước khắc ướt [wet etch] này giúp silicide không hình thành ở những nơi không mong muốn của bóng bán dẫn, có thể làm hư khả năng dẫn điện
bỏ titan thừa, ủ lần 2 ở 700-900 độ C, kinh nghiệm cho thấy ủ hơn 850 độ C trong thời gian ngắn sẽ hiệu quả nhất; ủ lần 2 này sẽ biến C49 thành vật liệu C54 thành phẩm
Silic bị-kéo-căng: ILD (điện môi liên lớp)
CVD áp một lớp silic nitride dày 5-30 nanomet lên trên NMOS lẫn PMOS
giờ, chuẩn bị những lớp dây-nối-trong [interconnect] kim loại, để được lắng đọng và kết nối những bóng bán dẫn: bắt đầu là lắng đọng một ILD [interlayer dielectric]
điện môi liên lớp ILD cách điện và tách biệt thiết bị và những lớp kim loại
LPCVD hoặc phương pháp tương tự, sẽ lắng đọng silic đi-ôxit dày vài trăm nanomet
cuối cùng, làm phẳng [planarize] với phương pháp đánh bóng hoá cơ [chemical mechanical polish] mài bề mặt, đến khi "cổng hy sinh" lộ ra
Cổng kim loại
"cổng hy sinh" silic đa tinh thể đã bị phơi ra, có thể loại bỏ đơn giản bằng cách "khắc ướt" [wet etch]
thay vì axit, lần này sử dụng kiềm tetramethylammonium hydroxide cùng với xử lý siêu thanh [ultrasonic treatment] tẩy bỏ đến mảnh "cổng hy sinh" cuối cùng
ở đây, "cổng kim loại" làm từ nhôm, nhưng trước tiên, cần lắng đọng một lớp kim loại chức-năng-công-việc [work-function metal]
kim loại chức-năng-công-việc giúp tinh chỉnh ngưỡng điện áp của những bóng bán dẫn PMOS và NMOS: một ngưỡng thấp sẽ bật/tắt nhanh hơn, nhưng hao điện hơn vì bị rò rỉ; ngưỡng cao sẽ bật/tắt chậm, nhưng tiết kiệm điện
ở node quy trình 45 nanomet, bóng bán dẫn PMOS và NMOS sử dụng những kim loại chức-năng-công-việc khác nhau, cần áp theo một trình tự cụ thể để có hiệu ứng mong muốn
trước tiên, thêm một lớp kim loại chức-năng-công-việc PMOS, thường là titan nitride, lên cả NMOS và PMOS
rồi in thạch bản, để bao phủ PMOS, và loại bỏ titan nitride khỏi vùng NMOS
sau khi loại bỏ chất cản quang, thêm kim loại chức-năng-công-việc NMOS, thường là nhôm nitride, lên cả NMOS và PMOS
cuối năm 2007 dòng công việc này đã phục vụ kiến trúc vi xử lý 45 nanomet Penryn của Intel
năm 2008 Intel chỉnh sửa lại (không nói đến ở đây) cho dòng vi xử lý thế hệ 2 Hằng-số-điện-môi-Cao Cổng-kim-loại-được-làm-cuối-cùng
Intel sử dụng nhôm ở bước lắng đọng cổng kim loại này, một hình thức CVD nào đó; có những phiên bản node quy trình đã sử dụng vonfram
rồi CMP [chemical mechanical polish] đánh bóng những nhôm dư thừa và hoàn thiện cổng kim loại, chỉ còn phần việc chế tạo những chỗ cắm [plug] và dây nối trong [interconnect] đồng
Chỗ cắm
chỗ cắm [plug] là những "pin" dọc xuống những vùng tiếp xúc, kết nối bóng bán dẫn với những lớp dây-nối-trong [interconnect] kim loại
bắt đầu với 2 lớp: một là silic đi-ôxit được lắng đọng nhờ CVD, phục vụ là lớp dừng [stopping layer] ngăn một công đoạn khắc [etch] sau này đi quá xa
hai là lắng đọng silic đi-ôxit nữa, phục vụ là điện môi liên lớp và cách điện những cổng kim loại, khỏi những vùng tiếp xúc ở nguồn và máng
chạy một bước in thạch bản, để xác định vị trí những vùng tiếp xúc
rồi sẽ khắc [etch] xuống, qua những lớp silic đi-ôxit và silic nitride, sử dụng RIE với khí tri-fluoro methan
plug được làm bằng vonfram, nhưng trước tiên, CVD áp một lớp titan nitride lên bề mặt và phần lộ ra của vùng tiếp xúc [contact's opening]
lớp titan nitride đóng vai trò một lớp dính [glue layer] giữ vonfram bên trong plug và ngăn vonfram khỏi khuếch tán vào silic
áp xong titan nitride, CVD vonfram hexa-fluoride lắng đọng vonfram lên toàn bộ bề mặt; Spectroscopy Ellipsometry đo lường tiến triển trên những màng vonfram, nhưng phải sử dụng kính hiển vi điện tử [electron microscope] để nhìn vào plug, tức là phải làm bên ngoài dây chuyền sản xuất
áp xong vonfram, CMP đánh bóng xuống đến lớp ILD (điện môi liên lớp)
Dây nối trong
thập niên 1990 ở node quy trình 130 nanomet, IBM lần đầu tiên sử dụng vật liệu đồng làm dây-nối-trong thay thế nhôm, vì dây nhôm đã quá nhỏ và điện trở quá cao để gửi tín hiệu ở tốc độ cao
trước đó, dây-nối-trong nhôm được sản xuất theo một quá trình loại bỏ [subtractive manner]: lắng đọng một lớp nhôm phủ [blanket], in thạch bản những dây, khắc khô [dry etch] phần thừa
đồng sẽ khuếch tán ra chỗ khác, cho nên IBM đổi sang quá trình thêm [additive], lấy ý tưởng từ cách sản xuất bo mạch chủ đắt tiền
Damascene
phương pháp Damascene lắng đọng một lớp ILD [interlayer dielectric] nhờ sử dụng CVD tăng-cường-plasma
vật liệu khác với ILD silic đi-ôxit ở cấp độ bóng bán dẫn, đây là vật liệu điện môi hằng-số-điện-môi-thấp, hằng số điện môi thấp hơn silic đi-ôxit để giảm vấn đề điện dung
thuở đầu, lựa chọn phổ biến là kính silic FSG [silicon glass] pha fluorine, căn bản là silic đi-ôxit pha flor; sau này đã đổi sang ôxit pha-cácbon hoặc cacborundum (cácbua silic) xốp [porous silicon oxycarbine]
lắng đọng ILD xong, wafer gửi đến gian in thạch bản của xưởng đúc [fab] để in mẫu hình [pattern] mạng lưới dây-nối-trong vào lớp ILD
rồi etch lớp điện môi, sử dụng RIE, chừa lại một mạng lưới những rãnh sâu
chất cản quang được lột bỏ, sử dụng phương pháp đốt ôxy plasma [oxygen plasma ashing]
sau đó, lót những rãnh sâu bằng một lớp rào khuếch tán đồng [copper diffusion barrier] được làm từ tantal, cùng với một lớp đồng "giống" [a seed layer of copper]
lớp đồng "giống" này là nền tảng cho kỹ thuật mạ đồng điện phân
mạ đồng điện phân là kỹ thuật đã nổi tiếng từ lâu, bí quyết của IBM là: với những điều kiện thích hợp, sẽ xảy ra hiện tượng mà IBM gọi là "siêu lấp" [superfill]
với "siêu lấp", đồng sẽ lấp những rãnh dây-nối-trong từ dưới lên, mà không có lỗ trống [void] hay khuyết tật như xảy ra ở những phương pháp CVD (lắng đọng hơi hoá) và PVD (lắng đọng hơi vật lý)
kỹ thuật "mạ đồng điện phân" bao phủ đồng lên khắp bề mặt, CMP mài phần đồng thừa, chừa lại một lớp kim loại những rãnh dây-nối-trong đã lấp đầy đồng
những bước tiếp theo là thêm những lớp kim loại được đặt chồng lên trên, được làm bằng cách lắng đọng một lớp ILD, in thạch bản, khắc [etch] không đẳng hướng [anisotropic], thêm dây-nối-trong đồng
Intel
đôi khi, một node quy trình tiên tiến hơn đã cần xáo trộn các bước trong dòng chảy công việc
ví dụ node quy trình 130 nanomet của Intel tạo hình giếng, trước bước STI [shallow trench isolation]
ngoài ra thì, có vẻ như một node tiên tiến hơn sẽ cải thiện bằng cách thắt chặt những dung sai [tolerance] trong các bước, thay vì thay đổi những bước ấy
Đăng ký:
Nhận xét (Atom)