Полное объяснение процесса производства чипов (1/2): от пластины до упаковки и тестирования

Производство каждого полупроводникового продукта требует сотни процессов, и весь производственный процесс разделен на восемь шагов:обработка пластины - окисление - Фотолитография - травление - тонкопленочное осаждение - взаимосвязь - тестирование - упаковка.

Шаг 1:Обработка пластины

Все полупроводниковые процессы начинаются с песка! Потому что кремний, содержащийся в песке, является сырью, необходимым для производства пластин. Уфуки представляют собой круглые срезы, вырезанные из монокристаллических цилиндров из кремния (Si) или арсенида галлия (GAAS). Для извлечения кремниевых материалов с высокой чистотой, кремний, кремнезый песок, необходимо специальное материал с содержанием диоксида кремния до 95%, который также является основным сырью для изготовления вафей. Обработка пластин - это процесс изготовления вышеуказанных пластин.

Соби

Во-первых, песок должен быть нагрет, чтобы разделить угарный окись и кремний, и процесс повторяется до получения силиконового электронного качества сверхвысокой чистоты (EG-SI). Кремниевые изысканности расплавляются в жидкость, а затем укрепляются в монокристаллическую твердую форму, называемую «слитком», который является первым шагом в производстве полупроводников.

Точность производства кремниевых слитков (кремниевые колонны) очень высока, достигая нанометрового уровня, а широко используемый метод производства является методом Чокральски.

Сокращение слитков

После того, как предыдущий шаг завершен, необходимо отрезать два конца слитка алмазной пилой, а затем разрезать ее на тонкие ломтики определенной толщины. Диаметр среза слитка определяет размер пластины. Большие и более тонкие пластики можно разделить на более полезные устройства, что помогает снизить производственные затраты. После разрезания слитка кремния необходимо добавить «плоскую область» или «вмятины» на срезы, чтобы облегчить установку направления обработки в качестве стандарта в последующих этапах.

Полировка поверхности пластины

Срезы, полученные в рамках вышеуказанного процесса резки, называются «голыми пластинами», то есть необработанными «сырыми пластинами». Поверхность голой пластины неровная, а рисунок цепи не может быть напечатана непосредственно на ней. Следовательно, необходимо сначала удалить дефекты поверхности с помощью процессов измельчения и химического травления, затем полировать, чтобы сформировать гладкую поверхность, а затем удалить остаточные загрязняющие вещества через очистку, чтобы получить готовую пластину с чистой поверхностью.

Шаг 2: Окисление

Роль процесса окисления заключается в формировании защитной пленки на поверхности пластины. Он защищает пластину от химических примесей, предотвращает попадание тока утечки, предотвращает диффузию во время ионной имплантации и предотвращает скольжение пластины во время травления.

Первым шагом процесса окисления является удаление примесей и загрязнений. Это требует четыре этапа для удаления органических веществ, металлических примесей и испарения остаточной воды. После очистки пластина может быть помещена в высокотемпературную среду от 800 до 1200 градусов по Цельсию, а слой диоксида кремния (то есть «оксид») образуется потоком кислорода или пара на поверхности пластины. Кислород диффундирует через оксидный слой и реагирует с кремнием с образованием оксидного слоя различной толщины, и его толщина может быть измерена после завершения окисления.

Сухое окисление и влажное окисление В зависимости от различных окислителей в реакции окисления процесс термического окисления может быть разделен на сухое окисление и влажное окисление. Первый использует чистый кислород для получения диоксидного слоя кремния, который является медленным, но оксидный слой тонкий и плотный. Последнее требует как кислорода, так и очень растворимого водяного пара, который характеризуется быстрой скоростью роста, но относительно толстым защитным слоем с низкой плотностью.

В дополнение к окислителям есть и другие переменные, которые влияют на толщину слоя диоксида кремния. Во -первых, структура пластины, ее поверхностные дефекты и внутренняя концентрация легирования будут влиять на скорость генерации оксидного слоя. Кроме того, чем выше давление и температура, генерируемые окислительным оборудованием, тем быстрее будет генерируется оксидный слой. Во время процесса окисления также необходимо использовать фиктивное лист в соответствии с положением пластины в блоке для защиты пластины и уменьшения разницы в степени окисления.

Шаг 3: Фотолитография

Фотолитография - это «напечатать» шаблон цепи на пластинке через свет. Мы можем понять это как рисование карты плоскости, необходимой для производства полупроводников на поверхности пластины. Чем выше тонкость схемы схемы, тем выше интеграция готового чипа, которая должна быть достигнута с помощью расширенной технологии фотолитографии. В частности, фотолитография может быть разделена на три этапа: фоторезист, воздействие и развитие.

Покрытие

Первый этап рисования цепи на пластине - покрыть фоторезист на оксидном слое. Фоторезист делает пластин «фотобумашкой», изменяя свои химические свойства. Чем тоньше фоторезистский слой на поверхности пластины, тем более равномерным покрытием и, тем лучше рисунок, который может быть напечатан. Этот шаг может быть сделан методом «спин -покрытия». В соответствии с разницей в реакционной способности света (ультрафиолетовой) фоторезисты можно разделить на два типа: положительный и отрицательный. Первый разлагается и исчезнет после воздействия света, оставляя рисунок непрерывной области, в то время как последний полимеризуется после воздействия света и заставит появляться рисунок обнаженной части.

Контакт

После того, как фоторезистская пленка покрыта пластиной, печать схемы может быть завершена, контролируя экспозицию света. Этот процесс называется «экспозиция». Мы можем избирательно пройти свет через оборудование для экспозиции. Когда свет проходит через маску, содержащую шаблон цепи, схема может быть напечатана на пластине, покрытой фоторезистской пленкой ниже.

Во время процесса экспозиции, чем лучше напечатанный шаблон, тем больше компонентов может разместить конечный чип, что помогает повысить эффективность производства и снизить стоимость каждого компонента. В этой области новая технология, которая в настоящее время привлекает много внимания, является литографией EUV. LAM Research Group совместно разработала новую технологию Dry Flomesist со стратегическими партнерами ASML и IMEC. Эта технология может значительно повысить производительность и урожайность процесса воздействия литографии EUV за счет улучшения разрешения (ключевой фактор в ширине тонкой настройки).

Разработка

Шаг после экспозиции состоит в том, чтобы распылять разработчика на пластинку, цель состоит в том, чтобы удалить фоторезист в обнаруженной области рисунка, чтобы можно было выявить шаблон печатной цепи. После завершения разработки она должна быть проверена с помощью различных измерительных оборудования и оптических микроскопов, чтобы обеспечить качество диаграммы цепи.

Шаг 4: травление

После того, как фотолитография цепной диаграммы завершается на пластине, процесс травления используется для удаления любой избыточной оксидной пленки и оставления только полупроводниковой схемы. Для этого жидкости, газа или плазмы используются для удаления выбранных избыточных деталей. Существует два основных метода травления, в зависимости от используемых веществ: влажное травление с использованием специфического химического раствора для химического реагирования для удаления оксидной пленки и сухого травления с использованием газа или плазмы.

Влажное травление

Влажное травление с использованием химических растворов для удаления оксидных пленок имеет преимущества низкой стоимости, быстрой скорости травления и высокой продуктивности. Однако влажное травление является изотропным, то есть его скорость одинакова в любом направлении. Это заставляет маску (или чувствительную пленку) не полностью выровнена с оксидной пленкой, поэтому трудно обрабатывать очень тонкие схемы.

Сухое травление

Сухое травление можно разделить на три разных типа. Первым является химическое травление, которое использует газы травления (в основном фторид водорода). Подобно влажному травлению, этот метод является изотропным, что означает, что он не подходит для тонкого травления.

Вторым методом является физическое распыление, которое использует ионы в плазме для воздействия и удаления избыточного оксидного слоя. В качестве метода анизотропного травления, распыление травления имеет различные скорости травления в горизонтальных и вертикальных направлениях, поэтому его тонкость также лучше, чем химическое травление. Тем не менее, недостаток этого метода заключается в том, что скорость травления медленная, потому что она полностью зависит от физической реакции, вызванной столкновением ионов.

Последним третьим методом является реактивное ионное травление (RIE). RIE объединяет первые два метода, то есть при использовании плазмы для физического травления ионизации, химическое травление осуществляется с помощью свободных радикалов, генерируемых после активации плазмы. В дополнение к скорости травления, превышающей первые два метода, RIE может использовать анизотропные характеристики ионов для достижения травления высокой узоры.

Сегодня сухое травление широко использовалось для повышения урожайности тонких полупроводниковых цепей. Поддержание полномочия в целом и растущей скорости травления имеет решающее значение, а сегодня самое передовое оборудование для сухого травления поддерживает производство самой продвинутой логики и чипов памяти с более высокой производительностью.

Vetek Semiconductor - профессиональный китайский производительКарбидовое покрытие тантала, Кремниевое карбидовое покрытие, Специальный графит, Керамика из карбида кремнияиДругая полупроводниковая керамикаПолем Vetek Semiconductor стремится предоставлять передовые решения для различных продуктов SIC пластин для полупроводниковой промышленности.

Если вы заинтересованы в вышеуказанных продуктах, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам напрямую.  

Толпа: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Электронная почта: anny@veteksemi.com