Täydellinen selitys sirun valmistusprosessista (1/2): kiekosta pakkaukseen ja testaamiseen

Kunkin puolijohdetuotteen valmistus vaatii satoja prosesseja, ja koko valmistusprosessi on jaettu kahdeksaan vaiheeseen:kiekkojen käsittely - hapetus - fotolitografia - etsaus - ohutkalvo - kytkentä - testaus - pakkaus.

Vaihe 1:Kiekkojen käsittely

Kaikki puolijohdeprosessit alkavat hiekanjyvällä! Koska hiekkaan sisältävä pii on kiekkojen tuottamiseen tarvittava raaka -aine. Kiekot ovat pyöreitä viipaleita, jotka on leikattu yksikristallisylintereistä, jotka on valmistettu pii (SI) tai gallium -arsenidista (GAAS). Korkean puhtaan piidamateriaalien, piidioksidin hiekan, tarvitaan erityistä materiaalia, jonka piidioksidipitoisuus on jopa 95%, mikä on myös pää raaka-aineiden pääaineiden valmistus. Kiekkojen prosessointi on edellä mainittujen kiekkojen valmistusprosessi.

Harkkahousu

Ensinnäkin hiekkaa on lämmitettävä hiilimonoksidin ja piin erottamiseksi siinä, ja prosessi toistetaan, kunnes saadaan erittäin korkea puhtaus elektronisen luokan pii (EG-Si). Korkeahoitopii sulaa nesteeksi ja jähmettyy sitten yhtenä kideen kiinteäksi muotoon, jota kutsutaan "harkki", joka on ensimmäinen vaihe puolijohdevalmistuksessa.

Piilohkojen (piikanapilarien) valmistustarkkuus on erittäin korkea, nanometrin tason saavuttaminen ja laajasti käytetty valmistusmenetelmä on Czochralski -menetelmä.

Harteenleikkaus

Edellisen vaiheen valmistumisen jälkeen on välttämätöntä leikata harteen kaksi päätä timanttisahalla ja leikata se sitten ohuiksi viipaleiksi tietyn paksuuden. Saattavan viipaleen halkaisija määrittää kiekon koon. Suuremmat ja ohuemmat kiekot voidaan jakaa käytettävämpiin yksiköihin, mikä auttaa vähentämään tuotantokustannuksia. Piilähteen leikkaamisen jälkeen on tarpeen lisätä viipaleihin "litteä alue" tai "Dent" -merkinnät, jotta käsittelysuunta helpottaa standardina seuraavissa vaiheissa.

Kiekon pintakiitos

Yllä olevan leikkausprosessin kautta saatuja viipaleita kutsutaan "paljaiksi kiekkoiksi", toisin sanoen käsittelemättömiksi "raa'iksi kiekkoiksi". Paljaan kiekon pinta on epätasainen eikä piirikuviota voida tulostaa suoraan siihen. Siksi on ensin poistettava pintavirheet hionta- ja kemiallisten etsausprosessien avulla, sitten kiillottaaksesi sileän pinnan muodostamiseksi ja poistamalla sitten jäännös epäpuhtaudet puhdistuksen avulla valmiin kiekon saamiseksi puhtaalla pinnalla.

Vaihe 2: Hapetus

Hapetusprosessin tehtävänä on muodostaa suojakalvo kiekon pinnalle. Se suojaa kiekoa kemiallisilta epäpuhtailta, estää vuotovirran pääsyn piiriin, estää diffuusion ionin implantoinnin aikana ja estää kiekon liukumisen etsauksen aikana.

Hapetusprosessin ensimmäinen vaihe on epäpuhtauksien ja epäpuhtauksien poistaminen. Se vaatii neljä vaihetta orgaanisen aineen, metallihäiriöiden poistamiseksi ja jäännösveden haihduttamiseksi. Puhdistuksen jälkeen kiekko voidaan sijoittaa korkean lämpötilan ympäristöön 800 - 1200 celsiusastetta, ja piidioksidi (ts. "Oksidi") -kerros muodostuu hapen tai höyryn virtauksella kiekon pinnalle. Happi diffundoituu oksidikerroksen läpi ja reagoi piin kanssa muodostaakseen vaihtelevan paksuuden oksidikerroksen, ja sen paksuus voidaan mitata hapettumisen valmistumisen jälkeen.

Kuiva hapettuminen ja märkä hapettuminen riippuen erilaisista hapettimista hapettumisreaktiossa, lämmön hapettumisprosessi voidaan jakaa kuivaan hapettumiseen ja märän hapettumiseen. Entinen käyttää puhdasta happea piidioksidikerroksen tuottamiseen, mikä on hidasta, mutta oksidikerros on ohut ja tiheä. Jälkimmäinen vaatii sekä happea että erittäin liukoista vesihöyryä, jolle on ominaista nopea kasvunopeus, mutta suhteellisen paksu suojakerros, jolla on alhainen tiheys.

Hapettimen lisäksi on muitakin muuttujia, jotka vaikuttavat piisidioksidikerroksen paksuuteen. Ensinnäkin kiekkojen rakenne, sen pintavirheet ja sisäinen dopingpitoisuus vaikuttavat oksidikerroksen muodostumisen nopeuteen. Lisäksi mitä suurempi hapetuslaitteiden tuottama paine ja lämpötila, sitä nopeammin oksidikerros syntyy. Hapetusprosessin aikana on myös tarpeen käyttää nuken arkkia kiekon sijainnin mukaan kiekon suojaamiseksi ja hapetusasteen erojen vähentämiseksi.

Vaihe 3: Fotolitografia

Fotolitografia on "tulostaa" piirikuvio kiekkoon valon läpi. Voimme ymmärtää sen piirtämällä tason karttaa, jota vaaditaan puolijohdevalmistukseen kiekon pinnalla. Mitä suurempi piirikuvion hienous, sitä suurempi valmiin sirun integrointi on saavutettava edistyneellä fotolitografiatekniikalla. Erityisesti fotolitografia voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: fotoresistien päällyste, valotus ja kehitys.

Pinnoite

Ensimmäinen vaihe piirin piirtämisessä kiekkoon on valoresisti peittää oksidikerrokseen. Valoresisti tekee kiekosta "valokuvapaperin" muuttamalla sen kemiallisia ominaisuuksia. Mitä ohuempi valoresistikerros kiekon pinnalla, sitä tasaisempi pinnoite ja sitä hienompi kuvio, joka voidaan tulostaa. Tämä vaihe voidaan tehdä "Spin Coating" -menetelmällä. Valon (ultravioletti) reaktiivisuuden eron mukaan fotoresistit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: positiiviseen ja negatiiviseen. Entinen hajoaa ja katoaa valolle altistumisen jälkeen, jättäen paljastamattoman alueen kuvion, kun taas jälkimmäinen polymeroituu valolle altistumisen jälkeen ja saa altistuneen osan kuvion.

Altistuminen

Kun valoresistikalvo on peitetty kiekkoon, piiritulostus voidaan suorittaa ohjaamalla valovalotetta. Tätä prosessia kutsutaan "valotukseksi". Voimme ohittaa valonvaloa valotuslaitteiden läpi. Kun valo kulkee piirikuviota sisältävän maskin läpi, piiri voidaan tulostaa alla olevaan valoresistikalvoon päällystetylle kiekkolle.

Altistusprosessin aikana mitä hienompi tulostettu kuvio, sitä enemmän komponentteja lopullinen siru mahtuu, mikä auttaa parantamaan tuotannon tehokkuutta ja vähentämään kunkin komponentin kustannuksia. Tällä alalla uusi tekniikka, joka tällä hetkellä herättää paljon huomiota, on EUV -litografia. Lam Research Group on kehittänyt yhdessä uuden kuivafilmoresistisen tekniikan strategisten kumppaneiden ASML: n ja IMEC: n kanssa. Tämä tekniikka voi parantaa huomattavasti EUV-litografian altistumisprosessin tuottavuutta ja satoa parantamalla resoluutiota (avaintekijä hienosäätöpiirin leveydessä).

Kehitys

Vaihe altistumisen jälkeen on kehittää kehittäjä kiekkoon, tarkoituksena on poistaa valoresisti kuvion peittämättömällä alueella, jotta painetun piirikuvio voidaan paljastaa. Kun kehitys on valmis, se on tarkistettava erilaisilla mittauslaitteilla ja optisilla mikroskoopeilla piirikaavion laadun varmistamiseksi.

Vaihe 4: Etsaus

Kun piirikaavion fotolitografia on saatu päätökseen kiekkoon, etsausprosessia käytetään ylimääräisen oksidikalvon poistamiseen ja jättämään vain puolijohdepiirikaavio. Tätä varten käytetään nestettä, kaasua tai plasmaa valittujen ylimääräisten osien poistamiseen. Käytetyistä aineista riippuen on kaksi päämenetelmää: märkä etsaus käyttämällä erityistä kemiallista liuosta kemiallisesti reagoimaan oksidikalvon poistamiseksi ja kaiverruksen kuivumisen kaasun tai plasman avulla.

Märkä etsaus

Märkä etsaus kemiallisilla liuoksilla oksidikalvojen poistamiseksi on edut edullisista, nopeasta etsausnopeudesta ja korkeasta tuottavuudesta. Märkä etsaus on kuitenkin isotrooppista, ts. Sen nopeus on sama mihin tahansa suuntaan. Tämä saa maskin (tai herkän kalvon) olla täysin linjassa etsatun oksidikalvon kanssa, joten on vaikea käsitellä erittäin hienoja piirikaavioita.

Kuivaa etsausta

Kuiva etsaus voidaan jakaa kolmeen eri tyyppiin. Ensimmäinen on kemiallinen etsaus, joka käyttää etsauskaasuja (pääasiassa vetyfluoridia). Kuten märkä etsaus, tämä menetelmä on isotrooppinen, mikä tarkoittaa, että se ei sovellu hienoon etsaukseen.

Toinen menetelmä on fysikaalinen sputterointi, joka käyttää ioneja plasmassa, vaikuttaakseen ja poistamaan ylimääräisen oksidikerroksen. Anisotrooppisena etsausmenetelmänä ruiskuttamisella etsaudella on erilainen etsausnopeus vaaka- ja pystysuunnassa, joten sen hienous on myös parempi kuin kemiallinen etsaus. Tämän menetelmän haittana on kuitenkin, että etsausnopeus on hidas, koska se riippuu kokonaan ionin törmäyksen aiheuttamasta fyysisestä reaktiosta.

Viimeinen kolmas menetelmä on reaktiivinen ionin etsaus (RIE). RIE yhdistää kaksi ensimmäistä menetelmää, toisin sanoen käyttämällä plasmaa ionisaation fysikaaliseen etsaukseen, kemiallinen etsaus suoritetaan plasman aktivoinnin jälkeen syntyneiden vapaiden radikaalien avulla. Kaksi ensimmäistä menetelmää ylittävän etsausnopeuden lisäksi RIE voi käyttää ionien anisotrooppisia ominaisuuksia korkean tarkkailukuolen etsauksen saavuttamiseksi.

Nykyään kuivaa etsausta on käytetty laajasti parantamaan hienoja puolijohdepiirien satoa. Täysin heijastamisen tasaisuuden ylläpitäminen ja syövytysnopeuden lisääntyminen ovat kriittisiä, ja nykypäivän edistynein kuiva etsauslaite tukee edistyneimpien logiikan ja muistikirjojen tuotantoa, jolla on korkeampi suorituskyky.

Vetek Semiconductor on ammattimainen kiinalainen valmistajaTantaalikarbidipinnoite, Piikarbidipinnoite, Erityinen grafiitti, PiiharbidikeramiikkajaMuu puolijohdekeramiikka. Vetek Semiconductor on sitoutunut tarjoamaan edistyneitä ratkaisuja erilaisille sic -kiekkotuotteille puolijohdeteollisuudelle.

Jos olet kiinnostunut yllä olevista tuotteista, ota rohkeasti yhteyttä suoraan.  

MOB: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

Sähköposti: anny@veteemiemi.com