En fullständig förklaring av chiptillverkningsprocessen (1/2): Från skiva till förpackning och testning

Tillverkningen av varje halvledarprodukt kräver hundratals processer, och hela tillverkningsprocessen är uppdelad i åtta steg:skivbehandling - oxidation - fotolitografi - etsning - tunn filmavsättning - sammankoppling - testning - förpackning.

Steg 1:Skivbehandling

Alla halvledarprocesser börjar med ett sandkorn! Eftersom kisel som finns i sanden är råmaterialet som behövs för att producera skivor. Skivor är runda skivor klippta från enkristallcylindrar gjorda av kisel (SI) eller galliumarsenid (GAAS). För att extrahera kiselmaterial med hög renhet behövs kiseldioxidsand, ett speciellt material med ett kiseldioxidinnehåll på upp till 95%, vilket också är det huvudsakliga råmaterialet för att göra skivor. Skivbehandling är processen att göra ovanstående skivor.

Gjutgjutning

Först måste sanden värmas upp för att separera kolmonoxiden och kisel i den, och processen upprepas tills extremt hög renhet elektronisk kisel (EG-SI) erhålls. Silicon med hög renhet smälter i vätska och stelnar sedan till en enda kristallform, kallad en "göt", som är det första steget i halvledartillverkning.

Tillverkningsprecisionen hos kiselgöt (kiselpelare) är mycket hög och når nanometernivån, och den allmänt använda tillverkningsmetoden är Czochralski -metoden.

Götskärning

När det föregående steget är klart är det nödvändigt att klippa av de två ändarna av götet med en diamantsåg och sedan klippa den i tunna skivor av en viss tjocklek. Diametern på götskivan bestämmer storleken på skivan. Större och tunnare skivor kan delas upp i mer användbara enheter, vilket hjälper till att minska produktionskostnaderna. Efter att ha klippt kiselgötet är det nödvändigt att lägga till "platt area" eller "tand" -märken på skivorna för att underlätta att sätta bearbetningsriktningen som en standard i efterföljande steg.

Skivytpolering

De skivor som erhållits genom ovanstående skärningsprocess kallas "nakna skivor", det vill säga obearbetade "råa skivor". Ytan på den nakna skivan är ojämn och kretsmönstret kan inte skrivas ut direkt på den. Därför är det nödvändigt att först ta bort ytfel genom slipning och kemiska etsningsprocesser, sedan polera för att bilda en slät yta och sedan ta bort resterande föroreningar genom rengöring för att få en färdig skiva med en ren yta.

Steg 2: Oxidation

Oxidationsprocessens roll är att bilda en skyddande film på skivans yta. Det skyddar skivan från kemiska föroreningar, förhindrar att läckströmmen kommer in i kretsen, förhindrar diffusion under jonimplantation och förhindrar att skivan glider under etsning.

Det första steget i oxidationsprocessen är att ta bort föroreningar och föroreningar. Det kräver fyra steg för att ta bort organiskt material, metallföroreningar och förångas kvarvarande vatten. Efter rengöring kan skivan placeras i en hög temperaturmiljö på 800 till 1200 grader Celsius, och en kiseldioxid (dvs "oxid") bildas av syreflödet eller ångan på skivytan. Syre diffunderar genom oxidskiktet och reagerar med kisel för att bilda ett oxidskikt med varierande tjocklek, och dess tjocklek kan mätas efter att oxidation har slutförts.

Torr oxidation och våt oxidation Beroende på de olika oxidanterna i oxidationsreaktionen kan den termiska oxidationsprocessen delas upp i torr oxidation och våt oxidation. Den förstnämnda använder rent syre för att producera ett kiseldioxidskikt, vilket är långsamt men oxidskiktet är tunt och tätt. Det senare kräver både syre och mycket löslig vattenånga, som kännetecknas av en snabb tillväxthastighet men ett relativt tjockt skyddande skikt med låg densitet.

Förutom oxidanten finns det andra variabler som påverkar tjockleken på kiseldioxidskiktet. För det första kommer skivstrukturen, dess ytfel och den inre dopingkoncentrationen att påverka hastigheten för oxidskiktproduktion. Dessutom, ju högre tryck och temperatur som genereras av oxidationsutrustningen, desto snabbare kommer oxidskiktet att genereras. Under oxidationsprocessen är det också nödvändigt att använda ett dummy -ark beroende på skivans position i enheten för att skydda skivan och minska skillnaden i oxidationsgrad.

Steg 3: Fotolitografi

Fotolitografi är att "skriva ut" kretsmönstret på skivan genom ljuset. Vi kan förstå det som att rita plankarta som krävs för halvledartillverkning på ytan av skivan. Ju högre finhet i kretsmönstret, desto högre är integrationen av det färdiga chipet, som måste uppnås genom avancerad fotolitografiteknik. Specifikt kan fotolitografi delas in i tre steg: beläggning fotoresist, exponering och utveckling.

Beläggning

Det första steget med att rita en krets på en skiva är att belägga fotoresisten på oxidskiktet. Fotoresist gör skivan till ett "fotopapper" genom att ändra sina kemiska egenskaper. Ju tunnare fotoresistskiktet på ytan på skivan, desto mer enhetlig beläggning och desto finare mönster som kan skrivas ut. Detta steg kan göras med metoden "spinbeläggning". Enligt skillnaden i ljus (ultraviolett) kan fotoresister delas upp i två typer: positiva och negativa. Den förstnämnda kommer att sönderdelas och försvinna efter exponering för ljus, vilket lämnar mönstret i det exponerade området, medan det senare kommer att polymerisera efter exponering för ljus och få mönstret för den utsatta delen att visas.

Exponering

Efter att fotoresistfilmen är täckt på skivan kan kretsutskriften slutföras genom att kontrollera ljusets exponering. Denna process kallas "exponering". Vi kan selektivt klara ljus genom exponeringsutrustningen. När ljuset passerar genom masken som innehåller kretsmönstret kan kretsen skrivas ut på skivan belagd med fotoresistfilmen nedan.

Under exponeringsprocessen, ju finare det tryckta mönstret, desto fler komponenter kan det slutliga chipet rymma, vilket hjälper till att förbättra produktionseffektiviteten och minska kostnaden för varje komponent. På detta område är den nya tekniken som för närvarande lockar mycket uppmärksamhet EUV -litografi. Lam Research Group har gemensamt utvecklat en ny torrfilmfotoresistteknologi med strategiska partners ASML och IMEC. Denna teknik kan förbättra produktiviteten och utbytet av EUV-litografiets exponeringsprocess kraftigt genom att förbättra upplösningen (en nyckelfaktor i finjusteringskretsbredden).

Utveckling

Steget efter exponering är att spraya utvecklaren på skivan, syftet är att ta bort fotoresisten i det upptäckta området av mönstret, så att det tryckta kretsmönstret kan avslöjas. När utvecklingen är klar måste den kontrolleras av olika mätutrustning och optiska mikroskop för att säkerställa kvaliteten på kretsschemat.

Steg 4: etsning

När fotolitografin av kretsschemat är avslutat på skivan används en etsningsprocess för att ta bort eventuell överskott av oxidfilm och lämna endast halvledardiagrammet. För att göra detta används vätska, gas eller plasma för att ta bort de valda överskottsdelarna. Det finns två huvudmetoder för etsning, beroende på de använda ämnena: våt etsning med hjälp av en specifik kemisk lösning för att kemiskt reagera för att avlägsna oxidfilmen och torr etsning med användning av gas eller plasma.

Våtetsning

Våt etsning med hjälp av kemiska lösningar för att ta bort oxidfilmer har fördelarna med låg kostnad, snabb etsningshastighet och hög produktivitet. Våt etsning är emellertid isotropisk, det vill säga dess hastighet är densamma i vilken riktning som helst. Detta gör att masken (eller känslig film) inte är helt i linje med den etsade oxidfilmen, så det är svårt att bearbeta mycket fina kretsdiagram.

Torr etsning

Torr etsning kan delas upp i tre olika typer. Den första är kemisk etsning, som använder etsningsgaser (huvudsakligen vätefluorid). Liksom våt etsning är denna metod isotrop, vilket innebär att den inte är lämplig för fin etsning.

Den andra metoden är fysisk sputtering, som använder joner i plasma för att påverka och ta bort överskottet av oxidskiktet. Som en anisotropisk etsningsmetod har sputtering etsning olika etsningshastigheter i de horisontella och vertikala riktningarna, så dess finhet är också bättre än kemisk etsning. Nackdelen med denna metod är emellertid att etsningshastigheten är långsam eftersom den helt förlitar sig på den fysiska reaktionen orsakad av jonkollision.

Den sista tredje metoden är reaktiv jonetsning (RIE). RIE kombinerar de två första metoderna, det vill säga medan du använder plasma för joniseringsfysisk etsning, kemisk etsning utförs med hjälp av fria radikaler som genereras efter plasmaaktivering. Förutom etsningshastigheten som överstiger de två första metoderna kan RIE använda de anisotropa egenskaperna hos joner för att uppnå etsning med hög precision.

Idag har torr etsning använts i stor utsträckning för att förbättra utbytet av fina halvledarkretsar. Att upprätthålla fulla etsning av etsning och ökande etsningshastighet är kritiska, och dagens mest avancerade torra etsningsutrustning stöder produktionen av de mest avancerade logik- och minneschips med högre prestanda.

Vetek Semiconductor är en professionell kinesisk tillverkare avTantalkarbidbeläggning, Kiselkarbidbeläggning, Specialgrafit, Kiselkarbid keramikochAnnan halvledarkeramik. Vetek Semiconductor har åtagit sig att tillhandahålla avancerade lösningar för olika SIC -skivprodukter för halvledarindustrin.

Om du är intresserad av ovanstående produkter, vänligen kontakta oss direkt.  

Mob: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

E -post: anny@eteksemi.com