Pełne wyjaśnienie procesu produkcji chipów (1/2): od opłatek do opakowania i testowania

Produkcja każdego produktu półprzewodnikowego wymaga setek procesów, a cały proces produkcji jest podzielony na osiem kroków:Przetwarzanie opłat - utlenianie - fotolitografia - akwaforta - Cienkie zeznanie warstwy - korelacja - Testowanie - opakowanie.

Krok 1:Przetwarzanie opłat

Wszystkie procesy półprzewodników zaczynają się od ziarna piasku! Ponieważ silikon zawarty w piasku jest surowcem potrzebnym do produkcji wafli. Wafle to okrągłe plasterki wycięte z cylindrów z pojedynczych kryształów wykonanych z krzemowego (SI) lub arsendu galu (GAAS). Aby wyodrębnić materiały krzemowe o dużej czystości, piasek krzemionkowy, potrzebny jest specjalny materiał o zawartości dwutlenku krzemu do 95%,, który jest również głównym surowcem do wytwarzania płytek. Przetwarzanie płytki to proces tworzenia powyższych płytek.

Casting wlewków

Po pierwsze, piasek należy podgrzewać, aby oddzielić w nim tlenek węgla i krzem, a proces powtarza się, aż do uzyskania krzemu elektronicznego klasy o ultra wysokiej czystości (EG-SI). Silikon o wysokiej walce topi się w ciecz, a następnie zestala się w jedną kryształową formę stałą, zwaną „wlewką”, która jest pierwszym krokiem w produkcji półprzewodnikowej.

Precyzja produkcji wlewków krzemu (filary krzemu) jest bardzo wysokie, osiągając poziom nanometru, a szeroko stosowaną metodą produkcyjną jest metoda Czochralskiego.

Cięcie wlewków

Po zakończeniu poprzedniego kroku konieczne jest odcięcie dwóch końców wlewki za pomocą piły diamentowej, a następnie pokrój go na cienkie plastry o określonej grubości. Średnica plastra wlewki określa wielkość wafla. Większe i cieńsze wafle można podzielić na bardziej użyteczne jednostki, co pomaga obniżyć koszty produkcji. Po wycięciu wlewu krzemowego konieczne jest dodanie znaków „płaski” lub „wgniecenia” na plasterkach, aby ułatwić ustawienie kierunku przetwarzania jako standardu w kolejnych etapach.

Polerowanie powierzchni waflowe

Plasterki uzyskane w powyższym procesie cięcia nazywane są „gołymi waflami”, to znaczy nieprzetworzone „surowymi waflami”. Powierzchnia gołego wafla jest nierówna, a wzór obwodu nie można wydrukować bezpośrednio na niej. Dlatego konieczne jest najpierw usunięcie wad powierzchniowych poprzez procesy szlifowania i trawienia chemicznego, a następnie polerować, aby utworzyć gładką powierzchnię, a następnie usunąć resztkowe zanieczyszczenia poprzez czyszczenie, aby uzyskać gotowy wafel z czystą powierzchnią.

Krok 2: Utlenianie

Rolą procesu utleniania jest utworzenie filmu ochronnego na powierzchni wafla. Chroni wafel przed zanieczyszczeniami chemicznymi, zapobiega wejściu prądu upływu do obwodu, zapobiega dyfuzji podczas implantacji jonowej i zapobiega poślizgnięciu się płytki podczas trawienia.

Pierwszym krokiem procesu utleniania jest usunięcie zanieczyszczeń i zanieczyszczeń. Wymaga czterech kroków w celu usunięcia materii organicznej, zanieczyszczeń metali i odparowania wody resztkowej. Po oczyszczeniu wafel można umieścić w środowisku o wysokiej temperaturze od 800 do 1200 stopni Celsjusza, a warstwę dwutlenku krzemu (tj. „Tlenku”) powstaje przez przepływ tlenu lub pary na powierzchni opłatek. Tlen dyfunduje przez warstwę tlenku i reaguje z krzemionem, tworząc warstwę tlenkową o różnej grubości, a jego grubość można mierzyć po zakończeniu utleniania.

Suche utlenianie i utlenianie na mokro w zależności od różnych utleniaczy w reakcji utleniania, proces utleniania termicznego można podzielić na utlenianie na sucho i utlenianie na mokro. Pierwszy używa czystego tlenu do wytwarzania silikonowej warstwy dwutlenku, która jest powolna, ale warstwa tlenku jest cienka i gęsta. Ten ostatni wymaga zarówno tlenu, jak i wysoce rozpuszczalnej pary wodnej, która charakteryzuje się szybką szybkością wzrostu, ale stosunkowo grubą warstwą ochronną o niskiej gęstości.

Oprócz utleniacza istnieją inne zmienne, które wpływają na grubość warstwy dwutlenku krzemu. Po pierwsze, struktura opłat, jej wady powierzchniowe i wewnętrzne stężenie domieszkowania wpłyną na szybkość wytwarzania warstwy tlenku. Ponadto, im wyższe ciśnienie i temperatura wytwarzane przez urządzenia utleniania, tym szybciej będzie wytwarzana warstwa tlenku. Podczas procesu utleniania konieczne jest również użycie arkusza fikcyjnego zgodnie z położeniem wafla w jednostce w celu ochrony wafla i zmniejszenia różnicy stopnia utleniania.

Krok 3: Fotolitografia

Fotolitografia polega na „wydrukowaniu” wzoru obwodu na płytki przez światło. Rozumiemy to jako rysowanie mapy płaskiej wymaganej do produkcji półprzewodników na powierzchni płytki. Im wyższa drobna wzór obwodu, tym wyższa integracja gotowego układu, który należy osiągnąć za pomocą zaawansowanej technologii fotolitografii. W szczególności fotolitografię można podzielić na trzy etapy: powlekanie fotorezystów, ekspozycji i rozwoju.

Powłoka

Pierwszym krokiem do wyciągnięcia obwodu na waflu jest pokrycie fotorezystów warstwą tlenku. Fotorezist sprawia, że ​​wafel jest „papierem fotograficznym”, zmieniając jego właściwości chemiczne. Im cieńsza warstwa fotorezystów na powierzchni wafla, tym bardziej jednolita powłoka i drobniejszy wzór, który można wydrukować. Ten krok można wykonać metodą „powlekania spinowego”. Zgodnie z różnicą w reaktywności światła (ultrafioletowej) fotorezery można podzielić na dwa typy: pozytywne i negatywne. Pierwszy rozkłada się i zniknie po ekspozycji na światło, pozostawiając wzór nienaświetlonego obszaru, podczas gdy drugi polimeryzuje po ekspozycji na światło i sprawi, że pojawi się wzór odsłoniętej części.

Narażenie

Po pokryciu folii fotorezystów na waflu druk obwodu można zakończyć, kontrolując ekspozycję światła. Proces ten nazywa się „ekspozycją”. Możemy selektywnie przechodzić światło przez sprzęt ekspozycyjny. Gdy światło przechodzi przez maskę zawierającą wzór obwodu, obwód można wydrukować na waflu pokrytym fotoserystycznych folii poniżej.

Podczas procesu ekspozycji, im drobniejszy wzór drukowany, tym więcej komponentów może pomieścić końcowy układ, co pomaga poprawić wydajność produkcji i obniżyć koszty każdego komponentu. W tej dziedzinie nowa technologia, która obecnie przyciąga wiele uwagi, jest litografia EUV. Lam Research Group wspólnie opracował nową technologię fotorezystów suchych z strategicznymi partnerami ASML i IMEC. Technologia ta może znacznie poprawić wydajność i wydajność procesu ekspozycji litografii EUV poprzez poprawę rozdzielczości (kluczowy czynnik w szerokości dopracowania obwodu).

Rozwój

Krok po ekspozycji jest rozpylanie dewelopera na wafel, celem jest usunięcie fotorezystu w odkrytym obszarze wzoru, aby można było ujawnić wzór obwodu drukowanego. Po zakończeniu opracowania należy go sprawdzić za pomocą różnych urządzeń pomiarowych i mikroskopów optycznych, aby zapewnić jakość schematu obwodu.

Krok 4: Trawienie

Po zakończeniu fotolitografii schematu obwodu na waflu stosuje się proces trawienia do usunięcia wszelkiej nadmiaru folii tlenku i pozostawienia tylko schematu obwodu półprzewodnikowego. Aby to zrobić, do usunięcia wybranych nadmiaru części stosuje się ciecz, gaz lub plazma. Istnieją dwie główne metody trawienia, w zależności od zastosowanych substancji: trawienie na mokro przy użyciu specyficznego roztworu chemicznego do chemicznego reakcji w celu usunięcia folii tlenkowej i suchego trawienia za pomocą gazu lub osocza.

Mokre trawienie

Trawienie na mokro przy użyciu roztworów chemicznych do usuwania warstw tlenkowych ma zalety niskiej, szybkiej prędkości trawienia i wysokiej wydajności. Jednak trawienie na mokro jest izotropowe, to znaczy jego prędkość jest taka sama w dowolnym kierunku. Powoduje to, że maska ​​(lub wrażliwa folia) nie jest całkowicie wyrównana z wytrawionym folią tlenku, więc trudno jest przetworzyć bardzo drobne schematy obwodów.

Suche trawienie

Trawienie na sucho można podzielić na trzy różne typy. Pierwszym z nich jest trawienie chemiczne, które wykorzystuje gazy trawające (głównie fluor wodorowy). Podobnie jak trawienie na mokro, ta metoda jest izotropowa, co oznacza, że ​​nie nadaje się do drobnego trawienia.

Drugą metodą jest rozpylanie fizyczne, które wykorzystuje jony w osoczu do wpływania i usunięcia warstwy nadmiaru tlenku. Jako metodę trawienia anizotropowego, trawienie rozpylania ma różne szybkości trawienia w kierunku poziomym i pionowym, więc jego drobna jest również lepsza niż trawienie chemiczne. Jednak wadą tej metody jest to, że prędkość trawienia jest powolna, ponieważ całkowicie opiera się na reakcji fizycznej spowodowanej zderzeniem jonów.

Ostatnią trzecią metodą jest reaktywne trawienie jonów (RIE). Rie łączy dwie pierwsze metody, to znaczy przy użyciu plazmy do fizycznego trawienia jonizacji, trawienie chemiczne jest przeprowadzane przy pomocy wolnych rodników generowanych po aktywacji osocza. Oprócz prędkości trawienia przekraczającej dwie pierwsze metody, RIE może użyć anizotropowych charakterystyk jonów, aby osiągnąć wysokie wytrawienie wzorów.

Obecnie suche trawienie jest szeroko stosowane w celu poprawy wydajności drobnych obwodów półprzewodników. Utrzymanie jednorodności trawienia w pełnym warzeniu i zwiększenie prędkości trawienia są kluczowe, a najbardziej zaawansowany sprzęt do trawienia suchego wspiera produkcję najbardziej zaawansowanych układów logicznych i pamięci o wyższej wydajności.

Vetek Semiconductor jest profesjonalnym chińskim producentemPowłoka z węglikiem tantalu, Powłoka z węglików silikonowych, Specjalny grafit, Ceramika z węglików krzemowychIInne ceramika półprzewodników. Vetek Semiconductor jest zaangażowany w dostarczanie zaawansowanych rozwiązań dla różnych produktów SIC wafel dla przemysłu półprzewodnikowego.

Jeśli jesteś zainteresowany powyższymi produktami, skontaktuj się z nami bezpośrednio.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -mail: anny@veteksemi.com