Penjelasan lengkap mengenai proses pembuatan cip (1/2): dari wafer ke pembungkusan dan ujian

Pembuatan setiap produk semikonduktor memerlukan beratus -ratus proses, dan keseluruhan proses pembuatan dibahagikan kepada lapan langkah:pemprosesan wafer - pengoksidaan - Fotolitografi - etsa - Pemendapan filem nipis - interkoneksi - ujian - pembungkusan.

Langkah 1:Pemprosesan wafer

Semua proses semikonduktor bermula dengan sebutir pasir! Kerana silikon yang terkandung di dalam pasir adalah bahan mentah yang diperlukan untuk menghasilkan wafer. Wafers adalah kepingan bulat yang dipotong dari silinder kristal tunggal yang diperbuat daripada silikon (SI) atau gallium arsenide (GaAs). Untuk mengekstrak bahan silikon kemelut tinggi, pasir silika, bahan khas dengan kandungan silikon dioksida sehingga 95%, diperlukan, yang juga merupakan bahan mentah utama untuk membuat wafer. Pemprosesan wafer adalah proses membuat wafer di atas.

Pemutus ingot

Pertama, pasir perlu dipanaskan untuk memisahkan karbon monoksida dan silikon di dalamnya, dan prosesnya diulang sehingga silikon gred elektronik kesucian ultra tinggi (EG-Si) diperolehi. Silikon kemelut tinggi mencairkan ke dalam cecair dan kemudian menguatkan ke dalam bentuk pepejal kristal tunggal, yang dipanggil "ingot", yang merupakan langkah pertama dalam pembuatan semikonduktor.

Ketepatan pembuatan jongkong silikon (tiang silikon) sangat tinggi, mencapai tahap nanometer, dan kaedah pembuatan yang digunakan secara meluas adalah kaedah Czochralski.

Pemotongan ingot

Selepas langkah sebelumnya selesai, adalah perlu untuk memotong dua hujung ingot dengan melihat berlian dan kemudian memotongnya ke dalam kepingan nipis ketebalan tertentu. Diameter kepingan ingot menentukan saiz wafer. Wafer yang lebih besar dan nipis boleh dibahagikan kepada unit yang lebih mudah digunakan, yang membantu mengurangkan kos pengeluaran. Selepas memotong ingot silikon, perlu menambah "kawasan rata" atau "penyok" pada kepingan untuk memudahkan menetapkan arah pemprosesan sebagai standard dalam langkah -langkah berikutnya.

Wafer Surface Polishing

Hirisan yang diperoleh melalui proses pemotongan di atas dipanggil "wafer kosong", iaitu, "wafer mentah" yang tidak diproses. Permukaan wafer kosong adalah tidak sekata dan corak litar tidak boleh dicetak terus di atasnya. Oleh itu, adalah perlu untuk mengeluarkan kecacatan permukaan terlebih dahulu melalui proses pengisaran dan kimia, kemudian menggilap untuk membentuk permukaan licin, dan kemudian mengeluarkan bahan cemar sisa melalui pembersihan untuk mendapatkan wafer siap dengan permukaan yang bersih.

Langkah 2: Pengoksidaan

Peranan proses pengoksidaan adalah untuk membentuk filem pelindung di permukaan wafer. Ia melindungi wafer daripada kekotoran kimia, menghalang arus kebocoran daripada memasuki litar, menghalang penyebaran semasa implantasi ion, dan menghalang wafer daripada tergelincir semasa etsa.

Langkah pertama proses pengoksidaan adalah untuk menghilangkan kekotoran dan bahan cemar. Ia memerlukan empat langkah untuk menghilangkan bahan organik, kekotoran logam dan menguap air sisa. Selepas pembersihan, wafer boleh diletakkan dalam persekitaran suhu tinggi 800 hingga 1200 darjah Celsius, dan lapisan silikon dioksida (iaitu "oksida") dibentuk oleh aliran oksigen atau stim pada permukaan wafer. Oksigen meresap melalui lapisan oksida dan bertindak balas dengan silikon untuk membentuk lapisan oksida dengan ketebalan yang berbeza -beza, dan ketebalannya dapat diukur selepas pengoksidaan selesai.

Pengoksidaan kering dan pengoksidaan basah bergantung kepada pengoksidaan yang berbeza dalam tindak balas pengoksidaan, proses pengoksidaan haba boleh dibahagikan kepada pengoksidaan kering dan pengoksidaan basah. Bekas menggunakan oksigen tulen untuk menghasilkan lapisan silikon dioksida, yang perlahan tetapi lapisan oksida nipis dan padat. Yang terakhir memerlukan kedua -dua oksigen dan wap air yang sangat larut, yang dicirikan oleh kadar pertumbuhan yang cepat tetapi lapisan pelindung yang agak tebal dengan ketumpatan yang rendah.

Sebagai tambahan kepada oksidan, terdapat pembolehubah lain yang mempengaruhi ketebalan lapisan silikon dioksida. Pertama, struktur wafer, kecacatan permukaannya dan kepekatan doping dalaman akan mempengaruhi kadar penjanaan lapisan oksida. Di samping itu, semakin tinggi tekanan dan suhu yang dihasilkan oleh peralatan pengoksidaan, semakin cepat lapisan oksida akan dihasilkan. Semasa proses pengoksidaan, ia juga perlu menggunakan lembaran dummy mengikut kedudukan wafer dalam unit untuk melindungi wafer dan mengurangkan perbezaan dalam ijazah pengoksidaan.

Langkah 3: Photolithography

Fotolitografi adalah untuk "mencetak" corak litar ke wafer melalui cahaya. Kita dapat memahaminya sebagai melukis peta pesawat yang diperlukan untuk pembuatan semikonduktor di permukaan wafer. Semakin tinggi kehalusan corak litar, semakin tinggi integrasi cip selesai, yang mesti dicapai melalui teknologi fotolitografi maju. Khususnya, fotolitografi boleh dibahagikan kepada tiga langkah: fotoresis salutan, pendedahan dan pembangunan.

Salutan

Langkah pertama melukis litar pada wafer adalah untuk melapisi photoresist pada lapisan oksida. Photoresist menjadikan wafer sebagai "kertas foto" dengan menukar sifat kimianya. Lebih nipis lapisan photoresist pada permukaan wafer, lebih seragam salutan, dan lebih halus corak yang boleh dicetak. Langkah ini boleh dilakukan dengan kaedah "Salutan Spin". Mengikut perbezaan kereaktifan cahaya (ultraviolet), photoresists boleh dibahagikan kepada dua jenis: positif dan negatif. Bekas itu akan mengurai dan hilang selepas pendedahan kepada cahaya, meninggalkan corak kawasan yang tidak terdedah, sementara yang terakhir akan polimerisasi selepas pendedahan kepada cahaya dan membuat corak bahagian terdedah muncul.

Dedahan

Selepas filem photoresist diliputi pada wafer, percetakan litar dapat disiapkan dengan mengawal pendedahan cahaya. Proses ini dipanggil "pendedahan". Kita boleh secara selektif menyampaikan cahaya melalui peralatan pendedahan. Apabila cahaya melalui topeng yang mengandungi corak litar, litar boleh dicetak pada wafer yang disalut dengan filem photoresist di bawah.

Semasa proses pendedahan, lebih baik corak bercetak, lebih banyak komponen cip akhir dapat menampung, yang membantu meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos setiap komponen. Dalam bidang ini, teknologi baru yang kini menarik banyak perhatian ialah litografi EUV. Lam Research Group telah bersama -sama membangunkan teknologi fotoresist filem kering baru dengan rakan -rakan strategik ASML dan IMEC. Teknologi ini dapat meningkatkan produktiviti dan hasil proses pendedahan litografi EUV dengan meningkatkan resolusi (faktor utama dalam lebar litar penalaan halus).

Pembangunan

Langkah selepas pendedahan adalah untuk menyemburkan pemaju di wafer, tujuannya adalah untuk menghapuskan photoresist di kawasan yang tidak ditemui corak, supaya corak litar bercetak dapat diturunkan. Selepas pembangunan selesai, ia perlu diperiksa oleh pelbagai peralatan pengukur dan mikroskop optik untuk memastikan kualiti gambarajah litar.

Langkah 4: Etching

Selepas fotolitografi gambarajah litar selesai pada wafer, proses etsa digunakan untuk mengeluarkan sebarang filem oksida yang berlebihan dan hanya meninggalkan gambarajah litar semikonduktor. Untuk melakukan ini, cecair, gas atau plasma digunakan untuk mengeluarkan bahagian berlebihan yang dipilih. Terdapat dua kaedah utama etsa, bergantung kepada bahan yang digunakan: etsa basah menggunakan penyelesaian kimia tertentu untuk bertindak balas secara kimia untuk menghilangkan filem oksida, dan etsa kering menggunakan gas atau plasma.

Etching basah

Etching basah menggunakan penyelesaian kimia untuk menghilangkan filem oksida mempunyai kelebihan kos rendah, kelajuan etsa cepat dan produktiviti yang tinggi. Walau bagaimanapun, etsa basah adalah isotropik, iaitu, kelajuannya adalah sama dalam mana -mana arah. Ini menyebabkan topeng (atau filem sensitif) tidak diselaraskan sepenuhnya dengan filem oksida terukir, jadi sukar untuk memproses gambarajah litar yang sangat halus.

Etching kering

Etching kering boleh dibahagikan kepada tiga jenis yang berbeza. Yang pertama ialah etsa kimia, yang menggunakan gas etsa (terutamanya hidrogen fluorida). Seperti etsa basah, kaedah ini adalah isotropik, yang bermaksud ia tidak sesuai untuk etsa halus.

Kaedah kedua adalah sputtering fizikal, yang menggunakan ion dalam plasma untuk memberi kesan dan mengeluarkan lapisan oksida yang berlebihan. Sebagai kaedah etsa anisotropik, etsa sputtering mempunyai kadar etsa yang berbeza dalam arah mendatar dan menegak, jadi kehalusannya juga lebih baik daripada etsa kimia. Walau bagaimanapun, kelemahan kaedah ini ialah kelajuan etsa adalah perlahan kerana ia bergantung sepenuhnya pada tindak balas fizikal yang disebabkan oleh perlanggaran ion.

Kaedah ketiga terakhir ialah etsa ion reaktif (RIE). RIE menggabungkan dua kaedah pertama, iaitu, menggunakan plasma untuk pengionan fizikal pengionan, etsa kimia dilakukan dengan bantuan radikal bebas yang dihasilkan selepas pengaktifan plasma. Sebagai tambahan kepada kelajuan etsa melebihi dua kaedah pertama, RIE boleh menggunakan ciri-ciri anisotropik ion untuk mencapai etsa corak ketepatan tinggi.

Hari ini, etsa kering telah digunakan secara meluas untuk meningkatkan hasil litar semikonduktor halus. Mengekalkan keseragaman etsa penuh dan meningkatkan kelajuan etsa adalah kritikal, dan peralatan etsa kering yang paling maju hari ini menyokong pengeluaran cip logik dan memori yang paling maju dengan prestasi yang lebih tinggi.

Vetek Semiconductor adalah pengeluar Cina profesionalTantalum Carbide Salutan, Salutan Silicon Carbide, Grafit khas, Silicon Carbide CeramicsdanSeramik Semikonduktor Lain. Vetek Semiconductor komited untuk menyediakan penyelesaian lanjutan untuk pelbagai produk wafer SIC untuk industri semikonduktor.

Sekiranya anda berminat dengan produk di atas, sila hubungi kami secara langsung.  

Mob: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

E -mel: anny@veteksemi.com