Комплетно објашњење процеса производње чипова (1/2): од вафла до паковања и тестирања

Производња сваког полупроводничког производа захтева стотине процеса, а цео процес производње је подељен у осам корака:обрада вафла - оксидације - фотолитографија - бакропис - таложење танког филма - међусобно повезивање - тестирање - паковање.

1. корак:Обрада вафла

Сви полупроводнички процеси почињу са зрном песка! Зато што је силицијум који се налази у песку сировина потребна за производњу вафла. Облатне су округле кришке исечене од монокристалних цилиндара направљених од силицијума (Си) или галијум арсенида (ГаАс). За екстракцију силицијумских материјала високе чистоће потребан је силицијумски песак, посебан материјал са садржајем силицијум-диоксида до 95%, који је уједно и главна сировина за израду обланда. Обрада вафла је процес прављења наведених обланда.

Ливење ингота

Прво, песак треба да се загреје да би се одвојили угљен моноксид и силицијум у њему, а процес се понавља док се не добије силицијум електронског квалитета ултра високе чистоће (ЕГ-Си). Силицијум високе чистоће се топи у течност, а затим се учвршћује у чврсти облик једног кристала, који се назива "ингот", што је први корак у производњи полупроводника.

Прецизност производње силицијумских ингота (силицијумских стубова) је веома висока, достижући ниво нанометара, а широко коришћена метода производње је метода Чохралског.

Сечење ингота

Након што је претходни корак завршен, потребно је дијамантском тестером одрезати два краја ингота, а затим га исећи на танке кришке одређене дебљине. Пречник кришке ингота одређује величину облатне. Веће и тање облатне се могу поделити на употребљивије јединице, што помаже у смањењу трошкова производње. Након сечења силицијумског ингота, потребно је додати ознаке "равне површине" или "удубљења" на резове како би се олакшало постављање правца обраде као стандарда у наредним корацима.

Полирање површине плочице

Кришке добијене горе наведеним поступком сечења називају се „голе облатне“, односно необрађене „сирове облатне“. Површина голе плочице је неравна и узорак кола се не може штампати директно на њој. Због тога је неопходно прво уклонити површинске дефекте кроз процесе брушења и хемијског јеткања, затим полирати да би се формирала глатка површина, а затим уклонити заостале загађиваче кроз чишћење како би се добила готова обланда са чистом површином.

Корак 2: Оксидација

Улога процеса оксидације је формирање заштитног филма на површини вафла. Штити плочицу од хемијских нечистоћа, спречава да струја цурења уђе у коло, спречава дифузију током имплантације јона и спречава клизање плочице током јеткања.

Први корак процеса оксидације је уклањање нечистоћа и загађивача. Потребна су четири корака за уклањање органске материје, металне нечистоће и испаравање преостале воде. Након чишћења, обланда се може ставити у окружење високе температуре од 800 до 1200 степени Целзијуса, а слој силицијум диоксида (тј. „оксида“) се формира протоком кисеоника или паре на површини вафла. Кисеоник дифундује кроз оксидни слој и реагује са силицијумом да би се формирао оксидни слој различите дебљине, а његова дебљина се може мерити након што се оксидација заврши.

Сува оксидација и влажна оксидација У зависности од различитих оксиданата у реакцији оксидације, процес термалне оксидације се може поделити на суву оксидацију и влажну оксидацију. Први користи чисти кисеоник за производњу слоја силицијум диоксида, који је спор, али је оксидни слој танак и густ. Ово последње захтева и кисеоник и високо растворљиву водену пару, коју карактерише брза стопа раста, али релативно дебео заштитни слој мале густине.

Поред оксиданса, постоје и друге варијабле које утичу на дебљину слоја силицијум диоксида. Прво, структура плочице, њени површински дефекти и унутрашња концентрација допинга ће утицати на брзину стварања оксидног слоја. Поред тога, што је већи притисак и температура коју генерише опрема за оксидацију, брже ће се генерисати оксидни слој. Током процеса оксидације, такође је потребно користити лажни лист према положају облатне у јединици да би се заштитила облатна и смањила разлика у степену оксидације.

Корак 3: Фотолитографија

Фотолитографија је да се "штампа" узорак кола на плочицу кроз светлост. То можемо схватити као цртање планске карте потребне за производњу полупроводника на површини плочице. Што је већа финоћа узорка кола, то је већа интеграција готовог чипа, што се мора постићи напредном фотолитографском технологијом. Конкретно, фотолитографија се може поделити у три корака: премазивање фоторезистом, експозиција и развој.

Цоатинг

Први корак цртања кола на плочици је премазивање фоторезиста на слој оксида. Фоторезист чини плочицу "фото папиром" мењајући њена хемијска својства. Што је слој фоторезиста на површини вафла тањи, то је премаз уједначенији и шара која се може одштампати финија. Овај корак се може урадити методом "спин цоатинг". Према разлици у светлосној (ултраљубичастој) реактивности, фоторезисти се могу поделити на два типа: позитивне и негативне. Први ће се разградити и нестати након излагања светлости, остављајући шару неекспонираног подручја, док ће се други полимеризовати након излагања светлости и учинити да се појави шара изложеног дела.

Изложеност

Након што је фоторезист филм покривен на плочици, штампање кола се може завршити контролом експозиције светлости. Овај процес се назива "излагање". Можемо селективно проћи светлост кроз опрему за експозицију. Када светлост прође кроз маску која садржи узорак кола, коло се може одштампати на плочици обложеној фоторезист филмом испод.

Током процеса експозиције, што је одштампани узорак финији, то више компоненти коначни чип може да прими, што помаже у побољшању ефикасности производње и смањењу трошкова сваке компоненте. У овој области, нова технологија која тренутно привлачи велику пажњу је ЕУВ литографија. Лам Ресеарцх Гроуп је заједно са стратешким партнерима АСМЛ и имец развио нову технологију фотоотпорног сувог филма. Ова технологија може значајно побољшати продуктивност и принос процеса експозиције ЕУВ литографије побољшањем резолуције (кључни фактор у фином подешавању ширине кола).

Развој

Корак након експозиције је прскање развијача на плочицу, сврха је да се уклони фоторезист у непокривеном делу шаре, тако да се узорак штампаног кола може открити. Након што је развој завршен, потребно га је проверити различитом мерном опремом и оптичким микроскопима како би се осигурао квалитет дијаграма кола.

Корак 4: Гравирање

Након што је фотолитографија дијаграма кола завршена на плочици, користи се процес јеткања да би се уклонио вишак оксидног филма и оставио само дијаграм полупроводничког кола. Да бисте то урадили, течност, гас или плазма се користе за уклањање изабраних вишка делова. Постоје две главне методе јеткања, у зависности од супстанци које се користе: мокро нагризање коришћењем специфичног хемијског раствора за хемијску реакцију да би се уклонио оксидни филм и суво нагризање коришћењем гаса или плазме.

Мокро гравирање

Мокро нагризање коришћењем хемијских раствора за уклањање оксидних филмова има предности ниске цене, велике брзине нагризања и високе продуктивности. Међутим, мокро нагризање је изотропно, односно његова брзина је иста у било ком правцу. Ово узрокује да маска (или осетљиви филм) није у потпуности поравната са угравираним оксидним филмом, тако да је тешко обрадити веома фине дијаграме кола.

Дри Етцхинг

Суво гравирање се може поделити у три различита типа. Први је хемијско јеткање, које користи гасове за јеткање (углавном флуороводоник). Као и мокро нагризање, ова метода је изотропна, што значи да није погодна за фино јеткање.

Други метод је физичко распршивање, које користи јоне у плазми да ударе и уклоне вишак оксидног слоја. Као анизотропна метода јеткања, јеткање прскањем има различите стопе јеткања у хоризонталном и вертикалном правцу, тако да је његова финоћа такође боља од хемијског јеткања. Међутим, недостатак ове методе је што је брзина нагризања спора јер се у потпуности ослања на физичку реакцију изазвану сударом јона.

Последња трећа метода је реактивно јонско јеткање (РИЕ). РИЕ комбинује прве две методе, односно, док се плазма користи за јонизационо физичко јеткање, хемијско нагризање се врши уз помоћ слободних радикала насталих након активације плазме. Поред брзине гравирања која премашује прве две методе, РИЕ може да користи анизотропне карактеристике јона да би постигао високо прецизно јеткање узорака.

Данас се суво гравирање широко користи за побољшање приноса финих полупроводничких кола. Одржавање уједначености гравирања у пуној плочици и повећање брзине гравирања су критични, а данашња најнапреднија опрема за суво гравирање подржава производњу најнапреднијих логичких и меморијских чипова са већим перформансама.

ВеТек Семицондуцтор је професионални кинески произвођачТантал-карбид премаз, Премаз од силицијум карбида, Специјални графит, Керамика од силицијум карбидаиДруга полупроводничка керамика. ВеТек Семицондуцтор је посвећен пружању напредних решења за различите СиЦ Вафер производе за индустрију полупроводника.

Ако сте заинтересовани за горе наведене производе, слободно нас контактирајте директно.  

Моб: +86-180 6922 0752

ВхатсАПП: +86 180 6922 0752

Е-пошта: анни@ветексеми.цом