Целосно објаснување за процесот на производство на чипови (1/2): од обланда до пакување и тестирање

Производството на секој полупроводнички производ бара стотици процеси, а целиот производствен процес е поделен на осум чекори:обработка на нафора - оксидација - фотолитографија - офорт - таложење на тенок филм - меѓусебно поврзување - тестирање - пакување.

Чекор 1:Обработка на нафора

Сите полупроводнички процеси започнуваат со зрно песок! Бидејќи силиконот содржан во песокот е суровина потребна за производство на наполитанки. Наполитанките се тркалезни парчиња исечени од еднокристални цилиндри направени од силициум (Si) или галиум арсенид (GaAs). За да се извлечат силициумски материјали со висока чистота, потребен е силика песок, специјален материјал со содржина на силициум диоксид до 95%, кој е и главната суровина за правење наполитанки. Обработка на обланда е процес на правење на горенаведените наполитанки.

Лиење ингот

Прво, песокот треба да се загрее за да се одвојат јаглерод моноксидот и силициумот во него, а процесот се повторува додека не се добие електронски силикон со ултра висока чистота (EG-Si). Силициумот со висока чистота се топи во течност, а потоа се зацврстува во еднокристално цврста форма, наречена „ингот“, што е првиот чекор во производството на полупроводници.

Прецизноста на производството на силиконските инготи (силиконски столбови) е многу висока, достигнувајќи нанометарско ниво, а широко користен метод на производство е методот Чохралски.

Сечење на ингот

По завршувањето на претходниот чекор, потребно е да се отсечат двата краја на инготот со дијамантска пила и потоа да се исечат на тенки парчиња со одредена дебелина. Дијаметарот на парчето ингот ја одредува големината на нафората. Поголемите и потенки обланди може да се поделат на поупотребливи единици, што помага да се намалат трошоците за производство. По сечењето на силиконскиот ингот, неопходно е да се додадат ознаки „рамна површина“ или „вдлабнатини“ на парчињата за да се олесни поставувањето на насоката на обработка како стандард во следните чекори.

Површинско полирање на нафора

Парчињата добиени со горенаведениот процес на сечење се нарекуваат „голи наполитанки“, односно необработени „суровини наполитанки“. Површината на голата обланда е нерамна и шемата на колото не може да се испечати директно на неа. Затоа, потребно е прво да се отстранат површинските дефекти преку процеси на мелење и хемиски офорт, потоа да се полира за да се формира мазна површина, а потоа да се отстранат преостанатите загадувачи преку чистење за да се добие готова обланда со чиста површина.

Чекор 2: Оксидација

Улогата на процесот на оксидација е да формира заштитна фолија на површината на нафората. Ја штити обландата од хемиски нечистотии, спречува струја на истекување да влезе во колото, спречува дифузија за време на имплантација на јони и спречува лизгање на нафората за време на офорт.

Првиот чекор од процесот на оксидација е отстранување на нечистотиите и загадувачите. Потребни се четири чекори за отстранување на органска материја, метални нечистотии и испарување на преостанатата вода. По чистењето, нафората може да се стави во средина со висока температура од 800 до 1200 степени Целзиусови, а слој од силициум диоксид (т.е. „оксид“) се формира од протокот на кислород или пареа на површината на обландата. Кислородот дифузира низ оксидниот слој и реагира со силикон за да формира оксиден слој со различна дебелина, а неговата дебелина може да се измери откако ќе заврши оксидацијата.

Сува оксидација и влажна оксидација Во зависност од различните оксиданти во реакцијата на оксидација, процесот на термичка оксидација може да се подели на сува оксидација и влажна оксидација. Првиот користи чист кислород за да произведе слој од силициум диоксид, кој е бавен, но оксидниот слој е тенок и густ. Последново бара и кислород и високо растворлива водена пареа, која се карактеризира со брза стапка на раст, но релативно дебел заштитен слој со мала густина.

Покрај оксидантот, постојат и други променливи кои влијаат на дебелината на слојот од силициум диоксид. Прво, структурата на нафора, нејзините површински дефекти и внатрешната концентрација на допинг ќе влијаат на брзината на создавање на оксидниот слој. Покрај тоа, колку е поголем притисокот и температурата генерирани од опремата за оксидација, толку побрзо ќе се генерира оксидниот слој. За време на процесот на оксидација, исто така е неопходно да се користи кукла лист според положбата на нафората во единицата за да се заштити нафората и да се намали разликата во степенот на оксидација.

Чекор 3: Фотолитографија

Фотолитографијата е да ја „отпечати“ шемата на колото на нафората преку светлина. Можеме да го разбереме како цртање на рамнината потребна за производство на полупроводници на површината на нафората. Колку е поголема финоста на шемата на колото, толку е поголема интеграцијата на готовиот чип, што мора да се постигне преку напредна технологија за фотолитографија. Поточно, фотолитографијата може да се подели во три чекори: фоторезист на облога, експозиција и развој.

Облога

Првиот чекор на цртање коло на нафора е да се обложи фоторезистот на оксидниот слој. Photoresist ја прави нафората „фотохартија“ со менување на неговите хемиски својства. Колку е потенок слојот на фотоотпорот на површината на обландата, толку е порамномерна облогата и пофина е шемата што може да се испечати. Овој чекор може да се направи со методот „спин обложување“. Според разликата во светлосната (ултравиолетова) реактивност, фоторезистите можат да се поделат на два вида: позитивни и негативни. Првиот ќе се распадне и ќе исчезне по изложувањето на светлина, оставајќи го моделот на неизложената област, додека вториот ќе се полимеризира по изложувањето на светлина и ќе направи да се појави шаблонот на изложениот дел.

Изложеност

Откако ќе се покрие фотоотпорниот филм на нафората, печатењето на колото може да се заврши со контролирање на изложеноста на светлина. Овој процес се нарекува „изложеност“. Можеме селективно да поминеме светлина низ опремата за изложување. Кога светлината ќе помине низ маската што ја содржи шемата на колото, колото може да се испечати на обландата обложена со фоторезист филм подолу.

За време на процесот на изложување, колку е пофина испечатената шема, толку повеќе компоненти може да собере финалниот чип, што помага да се подобри ефикасноста на производството и да се намали цената на секоја компонента. На ова поле, новата технологија која моментално привлекува големо внимание е EUV литографијата. Lam Research Group заеднички разви нова технологија за фоторезист на сув филм со стратешките партнери ASML и imec. Оваа технологија може во голема мера да ја подобри продуктивноста и приносот на процесот на изложување на литографија EUV преку подобрување на резолуцијата (клучен фактор за дотерување на ширината на колото).

Развој

Чекорот по експозицијата е да се испрска инвеститорот на нафората, целта е да се отстрани фоторезистот во непокриената област на шаблонот, за да може да се открие шемата на печатеното коло. Откако ќе заврши развојот, треба да се провери со различна мерна опрема и оптички микроскопи за да се обезбеди квалитетот на дијаграмот на колото.

Чекор 4: Офорт

Откако ќе заврши фотолитографијата на дијаграмот на колото на нафората, се користи процес на офорт за да се отстрани вишокот оксиден филм и да се остави само дијаграмот на колото на полупроводниците. За да го направите ова, течност, гас или плазма се користи за отстранување на избраните вишок делови. Постојат два главни методи на офорт, во зависност од употребените супстанции: влажно офортување со користење на специфичен хемиски раствор за хемиска реакција за отстранување на оксидниот филм и суво офорт со помош на гас или плазма.

Влажно офорт

Влажното офортување со употреба на хемиски раствори за отстранување на оксидните филмови ги има предностите на ниската цена, брзата брзина на офорт и високата продуктивност. Сепак, влажното офортување е изотропно, односно неговата брзина е иста во која било насока. Ова предизвикува маската (или осетливиот филм) да не биде целосно усогласен со гравираниот оксиден филм, па затоа е тешко да се обработат многу фини дијаграми на кола.

Сува офорт

Сувото офорт може да се подели на три различни типа. Првата е хемиска офорт, која користи гасови за офорт (главно водород флуорид). Како и влажното офортување, овој метод е изотропен, што значи дека не е погоден за фино офорт.

Вториот метод е физичко распрскување, кое користи јони во плазмата за да влијае и да го отстрани вишокот оксиден слој. Како анизотропен метод на офорт, офортувањето со распрскување има различни стапки на офорт во хоризонтална и вертикална насока, така што неговата финост е исто така подобра од хемиското офортување. Сепак, недостаток на овој метод е тоа што брзината на офорт е бавна бидејќи целосно се потпира на физичката реакција предизвикана од судир на јони.

Последниот трет метод е реактивно јонско гравирање (RIE). RIE ги комбинира првите два методи, односно додека се користи плазма за јонизирачко физичко офорт, хемиското офорт се врши со помош на слободните радикали генерирани по активирањето на плазмата. Покрај брзината на офорт што ги надминува првите два методи, RIE може да ги користи анизотропните карактеристики на јоните за да постигне високопрецизно офортување на шаблоните.

Денес, сувото офорт е широко користено за да се подобри приносот на фините полупроводнички кола. Одржувањето на униформноста на офортувањето со целосна обланда и зголемувањето на брзината на офорт се критични, а денешната најнапредна опрема за суво офорт го поддржува производството на најнапредните логички и мемориски чипови со повисоки перформанси.

VeTek Semiconductor е професионален кинески производител наТантал карбид облога, Силикон карбид слој, Специјален графит, Керамика од силициум карбидиДруга полупроводничка керамика. VeTek Semiconductor е посветен на обезбедување напредни решенија за различни SiC Wafer производи за индустријата за полупроводници.

Доколку сте заинтересирани за горенаведените производи, ве молиме слободно контактирајте не директно.  

Моб: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

Е-пошта: anny@veteksemi.com