En komplet forklaring af chipfremstillingsprocessen (1/2): Fra skive til emballage og testning

Fremstilling af hvert halvlederprodukt kræver hundreder af processer, og hele fremstillingsprocessen er opdelt i otte trin:Wafer -behandling - oxidation - fotolitografi - ætsning - Tynd filmaflejring - Samtrafik - testning - emballage.

Trin 1:Wafer -behandling

Alle halvlederprocesser starter med et sandkorn! Fordi silicium indeholdt i sandet er det råmateriale, der er nødvendigt for at producere skiver. Skiver er runde skiver skåret fra enkelt krystalcylindre lavet af silicium (SI) eller galliumarsenid (GAAS). For at udtrække siliciummaterialer med høj renhed er det nødvendigt med silicasand, et specielt materiale med et siliciumdioxidindhold på op til 95%, hvilket også er det vigtigste råmateriale til fremstilling af skiver. Wafer -behandling er processen med at fremstille ovenstående skivere.

Ingot casting

Først skal sandet opvarmes for at adskille carbonmonoxid og silicium i det, og processen gentages, indtil ultrahøj renhed elektronisk kvalitet silicium (f.eks. Si) opnås. Silicium med høj renhed smelter i væske og størkner derefter til en enkelt krystalsolid form, kaldet en "ingot", som er det første trin i halvlederfremstilling.

Fremstillingspræcisionen af ​​siliciumingotter (siliciumsøjler) er meget høj og når nanometerniveauet, og den vidt anvendte fremstillingsmetode er Tochralski -metoden.

Ingot skæring

Når det foregående trin er afsluttet, er det nødvendigt at afskære de to ender af ingoten med en diamantsav og derefter skære den i tynde skiver af en bestemt tykkelse. INGOT -skivens diameter bestemmer størrelsen på skiven. Større og tyndere skiver kan opdeles i mere brugbare enheder, hvilket hjælper med at reducere produktionsomkostningerne. Efter at have skåret siliciumindgangen, er det nødvendigt at tilføje "fladt område" eller "bukke" mærker på skiverne for at lette indstilling af behandlingsretningen som en standard i efterfølgende trin.

Polering af skive overflade

De skiver, der er opnået gennem ovennævnte skæreproces, kaldes "bare skiver", det vil sige uforarbejdede "rå skiver". Overfladen af ​​den nakne skive er ujævn, og kredsløbsmønsteret kan ikke udskrives direkte på det. Derfor er det nødvendigt først at fjerne overfladefejl gennem slibning og kemiske ætsningsprocesser, derefter polere for at danne en glat overflade og derefter fjerne resterende forurenende stoffer gennem rengøring for at opnå en færdig skive med en ren overflade.

Trin 2: Oxidation

Oxidationsprocessens rolle er at danne en beskyttende film på overfladen af ​​skiven. Det beskytter skiven mod kemiske urenheder, forhindrer lækagestrøm i at komme ind i kredsløbet, forhindrer diffusion under ionimplantation og forhindrer, at skiven glider under ætsning.

Det første trin i oxidationsprocessen er at fjerne urenheder og forurenende stoffer. Det kræver fire trin for at fjerne organiske stoffer, metalforureninger og fordampe resterende vand. Efter rengøring kan skiven placeres i et højtemperaturmiljø på 800 til 1200 grader celsius, og et siliciumdioxid (dvs. "oxid") lag dannes af strømmen af ​​ilt eller damp på overfladen af ​​skiven. Oxygen diffunderer gennem oxidlaget og reagerer med silicium for at danne et oxidlag med varierende tykkelse, og dets tykkelse kan måles, efter at oxidation er afsluttet.

Tør oxidation og vådoxidation Afhængig af de forskellige oxidanter i oxidationsreaktionen kan den termiske oxidationsproces opdeles i tør oxidation og vådoxidation. Førstnævnte bruger rent ilt til at producere et siliciumdioxidlag, som er langsomt, men oxidlaget er tyndt og tæt. Sidstnævnte kræver både ilt og meget opløselig vanddamp, som er kendetegnet ved en hurtig vækstrate, men et relativt tykt beskyttende lag med en lav densitet.

Foruden oxidanten er der andre variabler, der påvirker tykkelsen af ​​siliciumdioxidlaget. For det første vil skiverstrukturen, dens overfladedefekter og den indre dopingkoncentration påvirke hastigheden for generering af oxidlag. Derudover, jo højere tryk og temperatur genereret af oxidationsudstyret, jo hurtigere vil oxidlaget blive genereret. Under oxidationsprocessen er det også nødvendigt at bruge et dummyark i henhold til skivens placering i enheden for at beskytte skiven og reducere forskellen i oxidationsgrad.

Trin 3: Fotolitografi

Fotolitografi er at "udskrive" kredsløbsmønsteret på skiven gennem lys. Vi kan forstå det som at tegne det plan, der kræves til fremstilling af halvlederproduktion på overfladen af ​​skiven. Jo højere finiteten af ​​kredsløbsmønsteret er, jo højere er integrationen af ​​den færdige chip, som skal opnås gennem avanceret fotolitografiteknologi. Specifikt kan fotolitografi opdeles i tre trin: belægning af fotoresist, eksponering og udvikling.

Belægning

Det første trin med at tegne et kredsløb på en skive er at belægge fotoresisten på oxidlaget. Photoresist gør skiven til et "fotopapir" ved at ændre dets kemiske egenskaber. Jo tyndere fotoresistlaget på overfladen af ​​skiven, jo mere ensartet er belægningen, og jo finere mønsteret, der kan udskrives. Dette trin kan udføres ved hjælp af "spin coating" -metoden. I henhold til forskellen i lys (ultraviolet) reaktivitet kan fotoresister opdeles i to typer: positivt og negativt. Førstnævnte vil nedbrydes og forsvinde efter eksponering for lys og efterlader mønsteret i det ueksponerede område, mens sidstnævnte vil polymeriseres efter eksponering for lys og få mønsteret for den udsatte del til at vises.

Eksponering

Når fotoresistfilmen er dækket af skiven, kan kredsløbsprinten afsluttes ved at kontrollere lyseksponeringen. Denne proces kaldes "eksponering". Vi kan selektivt føre lys gennem eksponeringsudstyret. Når lyset passerer gennem masken, der indeholder kredsløbsmønsteret, kan kredsløbet udskrives på skiven belagt med fotoresistfilmen nedenfor.

Under eksponeringsprocessen, jo finere det trykte mønster, jo flere komponenter kan den endelige chip rumme, hvilket hjælper med at forbedre produktionseffektiviteten og reducere omkostningerne for hver komponent. På dette område er den nye teknologi, der i øjeblikket tiltrækker meget opmærksomhed, EUV -litografi. Lam Research Group har i fællesskab udviklet en ny tørfilmfotoresist -teknologi med strategiske partnere ASML og IMEC. Denne teknologi kan i høj grad forbedre produktiviteten og udbyttet af EUV-litografiske eksponeringsproces ved at forbedre opløsningen (en nøglefaktor i finjusteringskredsløbsbredde).

Udvikling

Trinet efter eksponering er at sprøjte udvikleren på skiven, formålet er at fjerne fotoresisten i det afdækkede område af mønsteret, så det trykte kredsløbsmønster kan afsløres. Når udviklingen er afsluttet, skal den kontrolleres af forskellige måleudstyr og optiske mikroskoper for at sikre kvaliteten af ​​kredsløbsdiagrammet.

Trin 4: ætsning

Når fotolitografien af ​​kredsløbsdiagrammet er afsluttet på skiven, bruges en ætsningsproces til at fjerne enhver overskydende oxidfilm og kun forlade halvlederkredsløbsdiagrammet. For at gøre dette bruges flydende, gas eller plasma til at fjerne de valgte overskydende dele. Der er to hovedmetoder til ætsning, afhængigt af de anvendte stoffer: våd ætsning ved hjælp af en specifik kemisk opløsning til kemisk at reagere for at fjerne oxidfilmen og tør ætsning ved hjælp af gas eller plasma.

Våd ætsning

Våd ætsning ved hjælp af kemiske opløsninger til at fjerne oxidfilm har fordelene ved lave omkostninger, hurtig ætsningshastighed og høj produktivitet. Våd ætsning er imidlertid isotropisk, det vil sige dens hastighed er den samme i enhver retning. Dette får masken (eller følsom film) til ikke at være helt på linje med den ætset oxidfilm, så det er vanskeligt at behandle meget fine kredsløbsdiagrammer.

Tør ætsning

Tør ætsning kan opdeles i tre forskellige typer. Den første er kemisk ætsning, der bruger ætsning af gasser (hovedsageligt brintfluorid). Ligesom våd ætsning er denne metode isotropisk, hvilket betyder, at den ikke er egnet til fin ætsning.

Den anden metode er fysisk sputtering, der bruger ioner i plasmaet til at påvirke og fjerne det overskydende oxidlag. Som en anisotropisk ætsningsmetode har sputtering ætsning forskellige ætsningshastigheder i de vandrette og lodrette retninger, så dens finhed er også bedre end kemisk ætsning. Imidlertid er ulempen ved denne metode, at ætsningshastigheden er langsom, fordi den helt er afhængig af den fysiske reaktion forårsaget af ionkollision.

Den sidste tredje metode er reaktiv ionetsning (RIE). RIE kombinerer de to første metoder, det vil sige, mens der anvendes plasma til ionisering af fysisk ætsning, kemisk ætsning udføres ved hjælp af frie radikaler genereret efter plasmaaktivering. Ud over ætsningshastigheden, der overstiger de to første metoder, kan RIE bruge de anisotropiske egenskaber ved ioner til at opnå mønster ætsning med høj præcision.

I dag er tør ætsning blevet vidt brugt til at forbedre udbyttet af fine halvlederkredsløb. At opretholde ætsning af ætsning af fuld-vandring og stigende ætsningshastighed er kritisk, og dagens mest avancerede tør ætsningsudstyr understøtter produktionen af ​​den mest avancerede logik og hukommelseschips med højere ydelse.

Vetek Semiconductor er en professionel kinesisk producent afTantalcarbidbelægning, Siliciumcarbidbelægning, Speciel grafit, SiliciumcarbidkeramikogAndre halvlederkeramik. Vetek Semiconductor er forpligtet til at levere avancerede løsninger til forskellige SIC Wafer -produkter til halvlederindustrien.

Hvis du er interesseret i ovenstående produkter, er du velkommen til at kontakte os direkte.  

Mob: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

E -mail: Anny@veteksemi.com