O explicație completă a procesului de fabricație a cipurilor (1/2): De la placă la ambalaj și testare

Fabricarea fiecărui produs semiconductor necesită sute de procese, iar întregul proces de fabricație este împărțit în opt pași:Procesarea plafonului - oxidare - fotolitografie - gravură - Depunere subțire de film - interconectare - testare - ambalaj.

Pasul 1:Procesarea plafonului

Toate procesele semiconductoare încep cu un bob de nisip! Deoarece siliciul conținut în nisip este materiile prime necesare pentru a produce napolitane. Plăcile sunt felii rotunde tăiate din cilindri cu un singur cristal din siliciu (SI) sau arsenidă de galiu (GaAs). Pentru a extrage materiale de siliciu de înaltă puritate, nisip de silice, un material special cu un conținut de dioxid de siliciu de până la 95%, care este, de asemenea, principalul materie primă pentru fabricarea napolitane. Procesarea plafonului este procesul de realizare a napolitanelor de mai sus.

Turnarea lingurilor

În primul rând, nisipul trebuie încălzit pentru a separa monoxidul de carbon și siliconul din el, iar procesul se repetă până la obținerea siliciului de calitate electronică cu puritate ultra-înaltă (EG-SI). Siliconul de înaltă puritate se topește în lichid și apoi se solidifică într-o singură formă solidă cristalină, numită „lingouri”, care este primul pas în fabricarea semiconductorilor.

Precizia de fabricație a lingourilor de siliciu (piloni de siliciu) este foarte mare, atingând nivelul nanometrului, iar metoda de fabricație utilizată pe scară largă este metoda Czochralski.

Tăierea lingourilor

După finalizarea etapei anterioare, este necesar să tăiați cele două capete ale lingoului cu un ferăstrău cu diamant și apoi să -l tăiați în felii subțiri de o anumită grosime. Diametrul feliei de lingouri determină dimensiunea plafonului. Napolii mai mari și mai subțiri pot fi împărțite în unități mai utilizabile, ceea ce ajută la reducerea costurilor de producție. După tăierea lingurii de siliciu, este necesar să se adauge mărci „zonă plană” sau „dent” pe felii pentru a facilita stabilirea direcției de procesare ca standard în pașii ulterioare.

Lustruirea suprafeței de placă

Feliile obținute prin procesul de tăiere de mai sus sunt numite „napolitane goale”, adică „napolitane brute” neprocesate. Suprafața plafonului gol este inegală și modelul de circuit nu poate fi imprimat direct pe ea. Prin urmare, este necesar să îndepărtați mai întâi defectele de suprafață prin procesele de șlefuire și gravură chimică, apoi lustruiți pentru a forma o suprafață netedă, apoi îndepărtați contaminanții reziduali prin curățare pentru a obține o placă finisată cu o suprafață curată.

Pasul 2: Oxidare

Rolul procesului de oxidare este de a forma o peliculă de protecție pe suprafața plafonului. Protejează placa de impurități chimice, împiedică intrarea curentului de scurgere în circuit, împiedică difuzarea în timpul implantării ionice și împiedică placa să alunece în timpul gravării.

Primul pas al procesului de oxidare este eliminarea impurităților și contaminanților. Este nevoie de patru pași pentru a îndepărta materia organică, impuritățile metalice și evaporarea apei reziduale. După curățare, placa poate fi plasată într -un mediu de temperatură ridicată de 800 până la 1200 de grade Celsius, iar un strat de dioxid de siliciu (adică „oxid”) este format prin fluxul de oxigen sau abur pe suprafața plafonului. Oxigenul se difuzează prin stratul de oxid și reacționează cu siliciu pentru a forma un strat de oxid cu grosime variabilă, iar grosimea acestuia poate fi măsurată după finalizarea oxidării.

Oxidarea uscată și oxidarea umedă în funcție de diferiții oxidanți în reacția de oxidare, procesul de oxidare termică poate fi împărțit în oxidare uscată și oxidare umedă. Primul folosește oxigen pur pentru a produce un strat de dioxid de siliciu, care este lent, dar stratul de oxid este subțire și dens. Acesta din urmă necesită atât oxigen, cât și vapori de apă extrem de solubili, care se caracterizează printr -o rată de creștere rapidă, dar un strat de protecție relativ gros, cu o densitate mică.

În plus față de oxidant, există și alte variabile care afectează grosimea stratului de dioxid de siliciu. În primul rând, structura de placă, defectele sale de suprafață și concentrația de dopaj intern vor afecta rata generarii straturilor de oxid. În plus, cu cât este mai mare presiunea și temperatura generată de echipamentul de oxidare, cu atât mai rapid va fi generat stratul de oxid. În timpul procesului de oxidare, este necesar să se utilizeze și o foaie manechin în funcție de poziția plafonului din unitate pentru a proteja placa și a reduce diferența de grad de oxidare.

Pasul 3: Fotolitografie

Fotolitografia este de a „imprima” modelul de circuit pe placă prin lumină. Îl putem înțelege ca desenând harta avionului necesară pentru fabricarea semiconductorilor pe suprafața plafonului. Cu cât este mai mare finețea modelului de circuit, cu atât integrarea cipului finalizat, care trebuie obținută prin intermediul tehnologiei avansate de fotolitografie. Mai exact, fotolitografia poate fi împărțită în trei etape: acoperirea fotorezistă, expunerea și dezvoltarea.

Acoperire

Primul pas de tragere a unui circuit pe o placă este de a acoperi fotorezistul pe stratul de oxid. Fotoresistul face ca placa să fie o „hârtie foto” schimbându -și proprietățile chimice. Cu cât stratul fotorezist mai subțire de pe suprafața plafonului, cu atât este mai uniformă acoperirea și cu atât modelul este mai fin care poate fi tipărit. Această etapă poate fi făcută prin metoda „acoperire cu rotire”. Conform diferenței de reactivitate ușoară (ultravioletă), fotoreziștii pot fi împărțiți în două tipuri: pozitiv și negativ. Primul se va descompune și va dispărea după expunerea la lumină, lăsând modelul zonei neexpuse, în timp ce cel de -al doilea va polimeriza după expunerea la lumină și va face ca modelul părții expuse să apară.

Expunere

După ce filmul fotorezist este acoperit pe placă, imprimarea circuitului poate fi completată prin controlul expunerii la lumină. Acest proces se numește „expunere”. Putem trece selectiv lumina prin echipamentul de expunere. Când lumina trece prin masca care conține modelul circuitului, circuitul poate fi imprimat pe placa acoperită cu filmul fotorezist de mai jos.

În timpul procesului de expunere, cu cât modelul tipărit este mai fin, cu atât mai multe componente pot găzdui cipul final, ceea ce ajută la îmbunătățirea eficienței producției și la reducerea costurilor fiecărei componente. În acest domeniu, noua tehnologie care atrage în prezent multă atenție este litografia EUV. Lam Research Group a dezvoltat în comun o nouă tehnologie fotorezistă de film uscat cu parteneri strategici ASML și IMEC. Această tehnologie poate îmbunătăți mult productivitatea și randamentul procesului de expunere la litografie EUV prin îmbunătățirea rezoluției (un factor cheie în lățimea circuitului de reglare fină).

Dezvoltare

Pasul după expunere este să pulverizați dezvoltatorul pe placă, scopul este de a îndepărta fotorezistul în zona descoperită a modelului, astfel încât modelul de circuit imprimat să poată fi dezvăluit. După finalizarea dezvoltării, acesta trebuie verificat de diverse echipamente de măsurare și microscopuri optice pentru a asigura calitatea diagramei circuitului.

Pasul 4: Gravură

După ce fotolitografia diagramei circuitului este finalizată pe placă, un proces de gravare este utilizat pentru a îndepărta orice film de oxid în exces și a lăsa doar diagrama circuitului semiconductorului. Pentru a face acest lucru, lichidul, gazul sau plasma este utilizat pentru a îndepărta excesul de părți selectate. Există două metode principale de gravare, în funcție de substanțele utilizate: gravură umedă folosind o soluție chimică specifică pentru a reacționa chimic pentru a îndepărta filmul de oxid și gravura uscată folosind gaz sau plasmă.

Gravură umedă

Gravura umedă folosind soluții chimice pentru a elimina filmele de oxid are avantajele costurilor scăzute, vitezei de gravare rapidă și a productivității ridicate. Cu toate acestea, gravura umedă este izotropă, adică viteza sa este aceeași în orice direcție. Acest lucru face ca masca (sau pelicula sensibilă) să nu fie complet aliniată cu filmul de oxid gravat, deci este dificil să procesezi diagrame de circuit foarte fine.

Gravură uscată

Gravura uscată poate fi împărțită în trei tipuri diferite. Primul este gravarea chimică, care folosește gaze de gravură (în principal fluor de hidrogen). La fel ca gravura umedă, această metodă este izotropă, ceea ce înseamnă că nu este potrivit pentru gravură fină.

A doua metodă este sputteringul fizic, care folosește ioni în plasmă pentru a impact și a elimina excesul de strat de oxid. Ca o metodă de gravură anisotropă, gravarea sputtering are rate de gravură diferite în direcțiile orizontale și verticale, astfel încât finețea sa este, de asemenea, mai bună decât gravura chimică. Cu toate acestea, dezavantajul acestei metode este că viteza de gravare este lentă, deoarece se bazează în totalitate pe reacția fizică cauzată de coliziunea ionică.

Ultima a treia metodă este gravarea cu ioni reactivi (RIE). RIE combină primele două metode, adică, în timp ce se folosește plasma pentru gravarea fizică de ionizare, gravura chimică se realizează cu ajutorul radicalilor liberi generați după activarea plasmatică. În plus față de viteza de gravare care depășește primele două metode, RIE poate utiliza caracteristicile anisotrope ale ionilor pentru a obține gravuri de model de înaltă precizie.

Astăzi, gravura uscată a fost utilizată pe scară largă pentru a îmbunătăți randamentul circuitelor fine cu semiconductor. Menținerea uniformității de gravură cu platou complet și creșterea vitezei de gravură sunt critice, iar cele mai avansate echipamente de gravură uscată de astăzi susține producerea celor mai avansate logici și cipuri de memorie cu performanțe mai mari.

Vetek Semiconductor este un producător profesionist chinez deAcoperire cu carbură de tantalum, Acoperire cu carbură de siliciu, Grafit special, Ceramica din carbură de siliciuşiAlte ceramice semiconductoare. Vetek Semiconductor se angajează să ofere soluții avansate pentru diverse produse de placă SIC pentru industria semiconductorilor.

Dacă sunteți interesat de produsele de mai sus, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați direct.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -mail: anny@veteksemi.com