Kompletné vysvetlenie procesu výroby čipov (1/2): od oblátky po balenie a testovanie

Výroba každého polovodičového produktu vyžaduje stovky procesov a celý výrobný proces je rozdelený do ôsmich krokov:spracovanie oblátok - oxidácia - fotolitografia - lepenie - ukladanie tenkého filmu - prepojenie - testovanie - balenie.

Krok 1:Spracovanie oblátok

Všetky polovodičové procesy začínajú zrnkom piesku! Pretože kremík obsiahnutý v piesku je surovina potrebná na výrobu doštičiek. Doštičky sú okrúhle plátky vyrezané z jednokryštalických valcov vyrobených zo kremíka (SI) alebo gallium arzenid (GAAS). Na extrahovanie vysokokvalitných kremíkových materiálov je potrebný špeciálny materiál s obsahom oxidu kremíka s obsahom oxidu kremíka až do 95%, čo je tiež hlavná surovina na výrobu doštičiek. Spracovanie oblátok je proces výroby vyššie uvedených doštičiek.

Ingot

Po prvé, piesok sa musí zahriať na oddelenie oxidu uhoľnatého a kremíka v ňom a proces sa opakuje, až kým sa nezíska ultra-vysoký čistotný elektronický kremík (EG-SI). Vysoko čistotný kremík sa topí na kvapalinu a potom tuhne do jednej kryštálovej tuhej formy nazývanej „ingo“, čo je prvým krokom vo výrobe polovodičov.

Výrobná presnosť ingotov kremíka (kremíkové stĺpy) je veľmi vysoká, dosahuje hladinu nanometrov a široko používanou výrobnou metódou je metóda Czochralski.

Ingot rezy

Po dokončení predchádzajúceho kroku je potrebné odrezať dva konce ingotu pomocou diamantovej píly a potom ho nakrájať na tenké plátky určitej hrúbky. Priemer ingotového plátku určuje veľkosť oblátky. Väčšie a tenšie doštičky možno rozdeliť na použiteľnejšie jednotky, čo pomáha znižovať výrobné náklady. Po odrezaní kremíkového ingotu je potrebné pridať „plochú plochu“ alebo „dent“ na plátky, aby sa uľahčilo nastavenie smeru spracovania ako štandardu v nasledujúcich krokoch.

Leštenie povrchu doštičiek

Plátky získané prostredníctvom vyššie uvedeného procesu rezania sa nazývajú „holé doštičky“, to znamená nespracované „surové doštičky“. Povrch holej oblátky je nerovnomerný a vzor obvodu nie je možné vytlačiť priamo na ňu. Preto je potrebné najprv odstrániť povrchové defekty prostredníctvom procesov brúsenia a chemického leptania, potom vyleštiť, aby sa vytvoril hladký povrch, a potom odstránenie zvyškových kontaminantov čistením, aby ste získali hotovú oblátku čistým povrchom.

Krok 2: Oxidácia

Úlohou oxidačného procesu je tvoriť ochranný film na povrchu oblátky. Chráni oblátku pred chemickými nečistotami, zabraňuje vstupu úniku do obvodu, zabraňuje difúzii počas implantácie iónov a zabraňuje skĺznutiu oblátky počas leptania.

Prvým krokom procesu oxidácie je odstránenie nečistôt a kontaminantov. Na odstránenie organických látok, nečistôt kovu a odparovania zvyškovej vody vyžaduje štyri kroky. Po vyčistení môže byť oblátka umiestnená v prostredí s vysokou teplotou 800 až 1200 stupňov Celzia a oxid kremík (t.j. „oxid“) sa tvorí prietokom kyslíka alebo pary na povrchu oblátky. Kyslík difunduje cez oxidovú vrstvu a reaguje so kremíkom za vzniku oxidovej vrstvy s rôznou hrúbkou a jeho hrúbka sa môže merať po dokončení oxidácie.

Suchý oxidácia a oxidácia mokrej v závislosti od rôznych oxidantov v oxidačnej reakcii sa proces tepelnej oxidácie môže rozdeliť na suchú oxidáciu a oxidáciu mokra. Prvý z nich používa čistý kyslík na výrobu vrstvy oxidu kremíka, ktorá je pomalá, ale oxidová vrstva je tenká a hustá. Ten vyžaduje kyslík a vysoko rozpustnú vodnú paru, ktorá sa vyznačuje rýchlou rýchlosťou rastu, ale relatívne hrubou ochrannou vrstvou s nízkou hustotou.

Okrem oxidantu existujú aj ďalšie premenné, ktoré ovplyvňujú hrúbku vrstvy oxidu kremíka. Po prvé, štruktúra oblátky, jej povrchové defekty a vnútorná koncentrácia dopingu ovplyvnia rýchlosť tvorby oxidovej vrstvy. Okrem toho, čím vyšší je tlak a teplota generované oxidačným zariadením, tým rýchlejšie sa vytvorí oxidová vrstva. Počas oxidačného procesu je tiež potrebné použiť figurínu podľa polohy oblátky v jednotke na ochranu oblátky a zníženie rozdielu v stupni oxidácie.

Krok 3: fotolitografia

Fotolitografia je „vytlačiť“ vzor obvodu na oblátku cez svetlo. Môžeme to chápať ako kreslenie rovinnej mapy potrebnej pre výrobu polovodičov na povrchu oblátky. Čím vyššia je jemnosť vzoru obvodu, tým vyššia je integrácia hotového čipu, ktorý sa musí dosiahnuť pokročilou fotolitografickou technológiou. Konkrétne je možné fotolitografiu rozdeliť do troch krokov: poťahovanie fotorezistu, expozícia a vývoj.

Poťahovanie

Prvým krokom kreslenia obvodu na oblátku je natiahnutie fotorezistu na oxidovú vrstvu. FotoResist robí zanik „fotografický papier“ zmenou chemických vlastností. Čím riedidlo je fotorezistická vrstva na povrchu oblátky, tým rovnomernejší povlak a čím jemnejší vzor, ​​ktorý je možné vytlačiť. Tento krok je možné vykonať metódou „Spin Coating“. Podľa rozdielu v svetelnej (ultrafialovej) reaktivite je možné fotorezisty rozdeliť na dva typy: pozitívne a negatívne. Prvý z nich sa po vystavení svetlu rozloží a zmizne, pričom zostane vzor neexponovanej oblasti, zatiaľ čo druhá sa po polymerizácii po vystavení svetlu a objaví sa vzor exponovanej časti.

Vystavenie

Po zakrytí fotoresistického filmu na oblátku je možné dokončiť tlač obvodom ovládaním expozície svetla. Tento proces sa nazýva „expozícia“. Môžeme selektívne prejsť svetlom cez expozičné zariadenie. Keď svetlo prechádza maskou obsahujúcou vzor obvodu, obvod sa môže vytlačiť na oblátku potiahnutého fotorezistickým filmom nižšie.

Počas procesu expozície čím jemnejší je vytlačený vzor, ​​tým viac komponentov sa môže umiestniť konečný čip, čo pomáha zlepšovať efektívnosť výroby a znižovať náklady na každú zložku. V tejto oblasti je novou technológiou, ktorá v súčasnosti priťahuje veľkú pozornosť, litografia EUV. Spoločnosť LAM Research Group spoločne vyvinula novú technológiu suchého filmového fotorezistu so strategickými partnermi ASML a IMEC. Táto technológia môže výrazne zlepšiť produktivitu a výťažok procesu expozície litografie EUV zlepšením rozlíšenia (kľúčový faktor šírky doladiacich obvodov).

Rozvoj

Krokom po expozícii je nastriekať vývojára na oblátku, účelom je odstrániť fotorezista v odkrytej oblasti vzoru, aby sa mohol odhaliť vzor potlačeného obvodu. Po dokončení vývoja je potrebné ho skontrolovať rôznymi meranými zariadeniami a optickými mikroskopmi, aby sa zabezpečila kvalita diagramu obvodu.

Krok 4: leptanie

Po dokončení fotolitografie diagramu obvodu sa na odstránenie akéhokoľvek prebytkového oxidového filmu použije proces leptania na odstránenie akéhokoľvek nadbytočného oxidového filmu a na zanechanie iba diagramu polovodiča. Na to sa na odstránenie vybratých prebytočných častí používa tekutina, plyn alebo plazma. Existujú dve hlavné metódy leptania v závislosti od použitých látok: leptanie mokra pomocou špecifického chemického roztoku na chemicky reagovanie na odstránenie oxidového filmu a suché leptanie pomocou plynu alebo plazmy.

Leptanie mokrého

Mokré leptanie pomocou chemických roztokov na odstránenie oxidových filmov má výhody nízkej ceny, rýchleho leptania a vysokej produktivity. Vyleptanie mokra je však izotropné, to znamená, že jeho rýchlosť je rovnaká v akomkoľvek smere. To spôsobuje, že maska ​​(alebo citlivý film) nebude úplne zarovnaná s leptaným oxidovým filmom, takže je ťažké spracovať veľmi jemné diagramy.

Suché leptanie

Suché leptanie je možné rozdeliť na tri rôzne typy. Prvým je chemické leptanie, ktoré využíva leptané plyny (hlavne fluorid vodíka). Rovnako ako vlhké leptanie, aj táto metóda je izotropná, čo znamená, že nie je vhodný na jemné leptanie.

Druhou metódou je fyzické naprašovanie, ktoré využíva ióny v plazme na náraz a odstránenie nadbytočnej vrstvy oxidu. Ako metóda anizotropného leptania má praskanie leptania rôzne rýchlosti leptania v horizontálnych a vertikálnych smeroch, takže jeho jemnosť je tiež lepšia ako chemické leptanie. Nevýhodou tejto metódy je však to, že rýchlosť leptania je pomalá, pretože sa spolieha výlučne na fyzickú reakciu spôsobenú zrážkou iónov.

Poslednou treťou metódou je reaktívne leptanie iónov (RIE). RIE kombinuje prvé dve metódy, to znamená, že pri používaní plazmy na ionizáciu fyzikálne leptanie sa chemické leptanie vykonáva pomocou voľných radikálov generovaných po aktivácii plazmy. Okrem rýchlosti leptania presahujúcej prvé dve metódy môže RIE použiť anizotropné charakteristiky iónov na dosiahnutie leptania vzorov vysokej presnosti.

Dnes sa suché leptanie široko používa na zlepšenie výnosu jemných polovodičových obvodov. Udržiavanie uniformity leptania v plnom prúde a zvyšujúca sa rýchlosť leptania sú kritické a dnešné najpokročilejšie vybavenie suchého leptania podporuje výrobu najpokročilejších logických a pamäťových čipov s vyšším výkonom.

Vetek Semiconductor je profesionálny čínsky výrobcaCarbid povlaky, Kremík, Špeciálny grafit, Keramika kremíkaaĎalšia polovodičová keramika. Vetek Semiconductor sa zaväzuje poskytovať pokročilé riešenia pre rôzne výrobky SIC Wafer pre polovodičový priemysel.

Ak máte záujem o vyššie uvedené produkty, neváhajte a kontaktujte nás priamo.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -mail: anny@veteksemi.com