Kompletné vysvetlenie procesu výroby čipu (1/2): od plátku po balenie a testovanie

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

Krok 1:Spracovanie oblátok

Všetky polovodičové procesy začínajú zrnkom piesku! Pretože kremík obsiahnutý v piesku je surovina potrebná na výrobu doštičiek. Oblátky sú okrúhle plátky vyrezané z monokryštálových valcov vyrobených z kremíka (Si) alebo arzenidu gália (GaAs). Na extrakciu vysoko čistých kremíkových materiálov je potrebný kremičitý piesok, špeciálny materiál s obsahom oxidu kremičitého až 95 %, ktorý je zároveň hlavnou surovinou na výrobu doštičiek. Spracovanie oblátok je proces výroby vyššie uvedených oblátok.

Odlievanie ingotov

Najprv je potrebné zahriať piesok, aby sa v ňom oddelil oxid uhoľnatý a kremík, a proces sa opakuje, kým sa nezíska kremík elektronickej kvality s ultra vysokou čistotou (EG-Si). Vysoko čistý kremík sa roztaví na kvapalinu a potom stuhne do jednokryštálovej pevnej formy, nazývanej "ingot", čo je prvý krok vo výrobe polovodičov.

Výrobná presnosť kremíkových ingotov (kremíkových stĺpikov) je veľmi vysoká, dosahuje úroveň nanometrov a široko používanou výrobnou metódou je Czochralského metóda.

Rezanie ingotov

Po dokončení predchádzajúceho kroku je potrebné odrezať dva konce ingotu diamantovou pílou a potom ho narezať na tenké plátky určitej hrúbky. Priemer plátku ingotu určuje veľkosť oblátky. Väčšie a tenšie oblátky možno rozdeliť na použiteľnejšie jednotky, čo pomáha znižovať výrobné náklady. Po narezaní kremíkového ingotu je potrebné pridať na plátky značky „plochá plocha“ alebo „zárez“, aby sa uľahčilo nastavenie smeru spracovania ako štandardu v nasledujúcich krokoch.

Leštenie povrchu plátkov

Plátky získané vyššie uvedeným procesom rezania sa nazývajú "holé oblátky", to znamená nespracované "surové oblátky". Povrch holej oblátky je nerovný a vzor obvodu sa naň nedá priamo vytlačiť. Preto je potrebné najskôr odstrániť povrchové defekty pomocou procesov brúsenia a chemického leptania, potom vyleštiť, aby sa vytvoril hladký povrch, a potom odstrániť zvyškové nečistoty čistením, aby sa získala hotová oblátka s čistým povrchom.

Krok 2: Oxidácia

Úlohou oxidačného procesu je vytvorenie ochranného filmu na povrchu oblátky. Chráni doštičku pred chemickými nečistotami, zabraňuje vniknutiu zvodového prúdu do obvodu, zabraňuje difúzii pri implantácii iónov a bráni skĺznutiu plátku pri leptaní.

Prvým krokom oxidačného procesu je odstránenie nečistôt a kontaminantov. Vyžaduje štyri kroky na odstránenie organickej hmoty, kovových nečistôt a odparenie zvyškovej vody. Po vyčistení je možné oblátku umiestniť do prostredia s vysokou teplotou 800 až 1200 stupňov Celzia a prúdením kyslíka alebo pary na povrchu oblátky sa vytvorí vrstva oxidu kremičitého (t.j. „oxidu“). Kyslík difunduje cez vrstvu oxidu a reaguje s kremíkom za vzniku oxidovej vrstvy s rôznou hrúbkou a jej hrúbku možno merať po dokončení oxidácie.

Suchá oxidácia a mokrá oxidácia V závislosti od rôznych oxidantov v oxidačnej reakcii možno proces tepelnej oxidácie rozdeliť na suchú oxidáciu a mokrú oxidáciu. Prvý z nich používa čistý kyslík na vytvorenie vrstvy oxidu kremičitého, ktorá je pomalá, ale vrstva oxidu je tenká a hustá. Ten vyžaduje kyslík aj vysoko rozpustnú vodnú paru, ktorá sa vyznačuje rýchlym rastom, ale relatívne silnou ochrannou vrstvou s nízkou hustotou.

Okrem oxidantu existujú aj ďalšie premenné, ktoré ovplyvňujú hrúbku vrstvy oxidu kremičitého. Po prvé, štruktúra plátku, jeho povrchové defekty a vnútorná koncentrácia dopingu ovplyvnia rýchlosť tvorby oxidovej vrstvy. Okrem toho, čím vyšší je tlak a teplota generovaná oxidačným zariadením, tým rýchlejšie sa vytvorí vrstva oxidu. Počas procesu oxidácie je tiež potrebné použiť maketu listu podľa polohy plátku v jednotke na ochranu plátku a zníženie rozdielu v oxidačnom stupni.

Krok 3: Fotolitografia

Fotolitografia je "vytlačenie" vzoru obvodu na doštičku svetlom. Môžeme to chápať ako nakreslenie rovinnej mapy potrebnej na výrobu polovodičov na povrch doštičky. Čím vyššia jemnosť vzoru obvodu, tým vyššia je integrácia hotového čipu, ktorá musí byť dosiahnutá pomocou pokročilej technológie fotolitografie. Konkrétne možno fotolitografiu rozdeliť do troch krokov: nanášanie fotorezistu, expozícia a vyvolávanie.

Náter

Prvým krokom nakreslenia obvodu na doštičku je nanesenie fotorezistu na vrstvu oxidu. Fotorezist robí z plátku "fotografický papier" zmenou jeho chemických vlastností. Čím tenšia je vrstva fotorezistu na povrchu plátku, tým rovnomernejší je povlak a tým jemnejší vzor je možné vytlačiť. Tento krok je možné vykonať metódou "spin coating". Podľa rozdielu v svetelnej (ultrafialovej) reaktivite možno fotorezisty rozdeliť na dva typy: pozitívne a negatívne. Prvý sa rozloží a zmizne po vystavení svetlu, pričom zanechá vzor neexponovanej oblasti, zatiaľ čo druhý po vystavení svetlu polymerizuje a spôsobí, že sa objaví vzor exponovanej časti.

Vystavenie

Potom, čo je fotorezistový film pokrytý na plátku, môže byť tlač obvodu dokončená riadením svetelnej expozície. Tento proces sa nazýva „expozícia“. Svetlo môžeme selektívne prepúšťať cez osvitové zariadenie. Keď svetlo prechádza maskou obsahujúcou vzor obvodu, obvod možno vytlačiť na doštičku potiahnutú fotorezistom nižšie.

Počas procesu expozície platí, že čím jemnejší je vytlačený vzor, ​​tým viac komponentov môže konečný čip pojať, čo pomáha zlepšiť efektivitu výroby a znížiť náklady na každý komponent. V tejto oblasti je novou technológiou, ktorá v súčasnosti priťahuje veľkú pozornosť, EUV litografia. Skupina Lam Research Group spoločne vyvinula novú technológiu fotorezistu so suchým filmom so strategickými partnermi ASML a imec. Táto technológia môže výrazne zlepšiť produktivitu a výťažnosť procesu litografickej expozície EUV zlepšením rozlíšenia (kľúčový faktor pri dolaďovaní šírky obvodu).

rozvoj

Krok po expozícii je nastriekanie vývojky na doštičku, účelom je odstránenie fotorezistu v nepokrytej oblasti vzoru, aby bolo možné odhaliť vzor plošného spoja. Po ukončení vývoja je potrebné ho skontrolovať rôznymi meracími zariadeniami a optickými mikroskopmi, aby bola zabezpečená kvalita schémy zapojenia.

Krok 4: Leptanie

Po dokončení fotolitografie schémy zapojenia na doštičke sa použije proces leptania, aby sa odstránil prebytočný oxidový film a zostala len schéma polovodičového obvodu. Na to sa používa kvapalina, plyn alebo plazma na odstránenie vybraných prebytočných častí. Existujú dva hlavné spôsoby leptania v závislosti od použitých látok: mokré leptanie s použitím špecifického chemického roztoku na chemickú reakciu na odstránenie oxidového filmu a suché leptanie pomocou plynu alebo plazmy.

Mokré leptanie

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

Suché leptanie

Suché leptanie možno rozdeliť do troch rôznych typov. Prvým je chemické leptanie, pri ktorom sa využívajú leptacie plyny (hlavne fluorovodík). Rovnako ako mokré leptanie je táto metóda izotropná, čo znamená, že nie je vhodná na jemné leptanie.

Druhou metódou je fyzikálne naprašovanie, ktoré využíva ióny v plazme na dopad a odstránenie prebytočnej vrstvy oxidu. Ako metóda anizotropného leptania má leptanie rozprašovaním rôzne rýchlosti leptania v horizontálnom a vertikálnom smere, takže jeho jemnosť je tiež lepšia ako chemické leptanie. Nevýhodou tejto metódy je však to, že rýchlosť leptania je pomalá, pretože sa úplne spolieha na fyzikálnu reakciu spôsobenú zrážkou iónov.

Poslednou treťou metódou je reaktívne iónové leptanie (RIE). RIE kombinuje prvé dve metódy, to znamená, že pri použití plazmy na ionizačné fyzikálne leptanie sa chemické leptanie uskutočňuje pomocou voľných radikálov generovaných po aktivácii plazmy. Okrem rýchlosti leptania presahujúcej prvé dve metódy môže RIE použiť anizotropné charakteristiky iónov na dosiahnutie vysoko presného leptania vzoru.

Dnes sa suché leptanie široko používa na zlepšenie výťažnosti jemných polovodičových obvodov. Udržiavanie rovnomernosti celoplošného leptania a zvyšovanie rýchlosti leptania sú rozhodujúce a dnešné najpokročilejšie zariadenia na suché leptanie podporujú výrobu najpokročilejších logických a pamäťových čipov s vyšším výkonom.

VeTek Semiconductor je profesionálny čínsky výrobcaPovlak z karbidu tantalu, Povlak z karbidu kremíka, Špeciálny grafit, Keramika z karbidu kremíkaaIná polovodičová keramika. VeTek Semiconductor sa zaviazal poskytovať pokročilé riešenia pre rôzne produkty SiC Wafer pre polovodičový priemysel.

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

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com