Пълно обяснение на процеса на производство на чипове (1/2): от вафла до опаковане и тестване

Производството на всеки полупроводников продукт изисква стотици процеси, а целият производствен процес е разделен на осем стъпки:Обработка на вафли - окисляване - Фотолитография - офорт - отлагане на тънък филм - Връзка - тестване - опаковане.

Стъпка 1:Обработка на вафли

Всички полупроводникови процеси започват със зърно пясък! Тъй като силиций, съдържащ се в пясъка, е суровината, необходима за производството на вафли. Вафли са кръгли филийки, изрязани от единични кристални цилиндри, изработени от силиций (SI) или галиев арсенид (GAAS). За извличане на силиконови материали с висока чистота е необходим силициев пясък, специален материал със силициев диоксид до 95%, което е и основната суровина за приготвяне на вафли. Обработката на вафли е процесът на изработка на горните вафли.

Преливане

Първо, пясъкът трябва да се нагрява, за да се отдели въглеродният оксид и силиций в него и процесът се повтаря, докато се получи ултра висок силиций за електронен клас (EG-SI). Силицийът с висока чистота се топи в течност и след това се втвърдява в единична кристално твърда форма, наречена „слит“, която е първата стъпка в производството на полупроводници.

Прецизността на производството на силициеви блокове (силициеви стълбове) е много висока, достигаща нивото на нанометъра, а широко използваният метод на производство е методът Czochralski.

Изрязване на сливане

След приключване на предишната стъпка е необходимо да се отрежат двата края на сгота с диамантен трион и след това да го нарежете на тънки филийки с определена дебелина. Диаметърът на отрязания на блока определя размера на вафлата. По -големите и по -тънки вафли могат да бъдат разделени на по -използваеми единици, което спомага за намаляване на производствените разходи. След като се изрежат силиконовата сливане, е необходимо да се добавят „плоска зона“ или „вдлъбнатина“ маркировки на филийките, за да се улесни определянето на посоката на обработка като стандарт в следващите стъпки.

Поливане на повърхността на вафли

Резените, получени чрез горния процес на рязане, се наричат ​​„голи вафли“, тоест непреработените „сурови вафли“. Повърхността на голата вафла е неравномерна и моделът на веригата не може да бъде отпечатан директно върху нея. Следователно е необходимо първо да се отстранят повърхностните дефекти чрез процеси на смилане и химическо офорт, след това да се полират, за да образуват гладка повърхност и след това да се отстранят остатъчните замърсители чрез почистване, за да се получи завършена вафла с чиста повърхност.

Стъпка 2: Окисляване

Ролята на процеса на окисляване е да се образува защитен филм на повърхността на вафлата. Той предпазва вафлата от химически примеси, предотвратява навлизането на тока на изтичане във веригата, предотвратява дифузията по време на йонна имплантация и предотвратява подхлъзването на вафлата по време на офорт.

Първата стъпка от процеса на окисляване е да се премахнат примесите и замърсителите. Това изисква четири стъпки за отстраняване на органична материя, метални примеси и изпаряване на остатъчната вода. След почистване вафлата може да бъде поставена в високотемпературна среда от 800 до 1200 градуса по Целзий, а силициевият диоксид (т.е. "оксид") се образува от потока на кислород или пара върху повърхността на вафлата. Кислородът дифузира през оксидния слой и реагира със силиций, за да образува оксиден слой с различна дебелина и нейната дебелина може да бъде измерена след завършване на окисляването.

Сухото окисляване и влажното окисляване В зависимост от различните окислители в реакцията на окисляване, процесът на термично окисляване може да бъде разделен на сухо окисляване и влажно окисляване. Първият използва чист кислород, за да произвежда силиконов диоксиден слой, който е бавен, но оксидният слой е тънък и плътен. Последният изисква както кислород, така и силно разтворима водна пара, което се характеризира с бърз темп на растеж, но сравнително дебел защитен слой с ниска плътност.

В допълнение към окислител, има и други променливи, които влияят на дебелината на силициевия диоксид. Първо, структурата на вафлите, неговите повърхностни дефекти и вътрешната концентрация на допинг ще повлияят на скоростта на генериране на оксиден слой. В допълнение, колкото по -високо е налягането и температурата, генерирани от окислителното оборудване, толкова по -бързо ще се генерира оксидният слой. По време на процеса на окисляване е необходимо също да се използва манекен лист според позицията на вафлата в единицата, за да се защити вафлата и да се намали разликата в степента на окисляване.

Стъпка 3: Фотолитография

Фотолитографията е да „отпечатвате“ модела на веригата върху вафлата през светлината. Можем да го разберем като рисуване на равнината, необходима за производство на полупроводници на повърхността на вафлата. Колкото по -висока е фиността на модела на веригата, толкова по -голяма е интегрирането на готовия чип, който трябва да бъде постигнат чрез усъвършенствана фотолитографска технология. По -конкретно, фотолитографията може да бъде разделена на три стъпки: фоторезист на покритие, експозиция и развитие.

Покритие

Първата стъпка на рисуване на верига върху вафла е да се покрие фоторезистът върху оксидния слой. Фоторезистът прави вафла „фото хартия“, като променя химичните си свойства. Колкото по -тънък е фоторезистичният слой върху повърхността на вафлата, толкова по -равномерно е покритието и по -фин е моделът, който може да бъде отпечатан. Тази стъпка може да стане по метода „въртене на покритие“. Според разликата в светлинната (ултравиолетова) реактивност, фоторезистите могат да бъдат разделени на два типа: положителни и отрицателни. Първият ще се разложи и изчезне след излагане на светлина, оставяйки модела на неекспонираната зона, докато втората ще полимеризира след излагане на светлина и ще направи модела на откритата част.

Излагане

След като фоторезистичният филм е покрит на вафлата, отпечатването на веригата може да бъде завършен чрез контролиране на излагането на светлината. Този процес се нарича "експозиция". Можем избирателно да преминем светлина през оборудването на експозицията. Когато светлината преминава през маската, съдържаща модела на веригата, веригата може да бъде отпечатана върху вафлата, покрита с фоторезистичния филм по -долу.

По време на процеса на експозиция, колкото по -фин е отпечатаният модел, толкова повече компоненти могат да се настанят крайният чип, което спомага за подобряване на ефективността на производството и намаляване на разходите на всеки компонент. В тази област новата технология, която в момента привлича много внимание, е литографията на EUV. Lam Research Group съвместно разработи нова фоторезистична технология на сух филм със стратегически партньори ASML и IMEC. Тази технология може значително да подобри производителността и добива на процеса на експозиция на литография на EUV чрез подобряване на разделителната способност (ключов фактор в ширината на схемата на фина настройка).

Развитие

Стъпката след експозицията е да се напръска разработчика на вафлата, целта е да се премахне фоторезистът в непокритата зона на шаблона, така че да може да се разкрие отпечатаният модел на веригата. След приключване на разработката, тя трябва да бъде проверена от различни измервателни оборудване и оптични микроскопи, за да се гарантира качеството на схемата на веригата.

Стъпка 4: ецване

След като фотолитографията на схемата е завършена на вафлата, се използва процес на офорт за отстраняване на всеки излишен оксиден филм и оставяне само на схемата на полупроводниковата верига. За да направите това, течността, газът или плазмата се използват за отстраняване на избраните излишни части. Има два основни метода за офорт, в зависимост от използваните вещества: мокро ецване с помощта на специфичен химичен разтвор за химически реагиране за отстраняване на оксидния филм и сухо офорт с помощта на газ или плазма.

Мокро офорт

Мокрото ецване с помощта на химически разтвори за отстраняване на оксидни филми има предимствата на ниската цена, бързата скорост на офорт и високата производителност. Мокрото офорт обаче е изотропно, тоест скоростта му е същата във всяка посока. Това кара маската (или чувствителният филм) да не бъде напълно приведена в съответствие с филма с оксид с оксид, така че е трудно да се обработят много фини диаграми на веригата.

Сухо офорт

Сухото офорт може да бъде разделено на три различни вида. Първият е химическо ецване, което използва ецващи газове (главно водороден флуорид). Подобно на мокро ецване, този метод е изотроп, което означава, че не е подходящ за фино офорт.

Вторият метод е физическото разпръскване, което използва йони в плазмата, за да повлияе и отстрани излишния оксиден слой. Като метод на анизотропна ецване, разпръскващото ецване има различни скорости на офорт в хоризонталната и вертикалната посока, така че нейната финост също е по -добра от химическото офорт. Недостатъкът на този метод обаче е, че скоростта на офорт е бавна, защото разчита изцяло на физическата реакция, причинена от сблъсък на йони.

Последният трети метод е реактивното ецване на йони (RIE). RIE съчетава първите два метода, тоест, докато използва плазма за физическо офорт на йонизация, химическото офорт се извършва с помощта на свободни радикали, генерирани след плазменото активиране. В допълнение към скоростта на офорт, надвишаваща първите два метода, RIE може да използва анизотропните характеристики на йони, за да постигне офорт с висока точност.

Днес сухото офорт се използва широко за подобряване на добива на фини полупроводникови вериги. Поддържането на еднообразие за офорт с пълна вафли и увеличаване на скоростта на офорт са от решаващо значение, а днешното най-модерно оборудване за сухо офорт поддържа производството на най-модерните чипове за логика и памет с по-висока производителност.

Vetek Semiconductor е професионален китайски производител наTantalum карбидно покритие, Силиконово карбидно покритие, Специален графит, Силиконова карбидна керамикаиДруги полупроводникови керамика. Vetek Semiconductor се ангажира да предоставя усъвършенствани решения за различни продукти на SIC вафли за полупроводниковата индустрия.

Ако се интересувате от горните продукти, не се колебайте да се свържете директно с нас.  

MOB: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Имейл: anny@veteksemi.com