Täielik selgitus kiibi tootmisprotsessi kohta (1/2): vahvlist pakendamise ja testimiseni

Iga pooljuhttoote valmistamine nõuab sadu protsesse ja kogu tootmisprotsess on jagatud kaheksaks etapiks:vahvlite töötlemine - oksüdatsioon - fotolitograafia - söövitus - õhukese kile sadestumine - ühendus - katsetamine - pakendamine.

1. samm:Vahvlite töötlemine

Kõik pooljuhtprotsessid saavad alguse liivaterast! Sest liivas sisalduv räni on vahvlite tootmiseks vajalik tooraine. Vahvlid on ümmargused viilud, mis on lõigatud ränist (Si) või galliumarseniidist (GaAs) valmistatud monokristallsilindritest. Kõrge puhtusastmega ränimaterjalide ekstraheerimiseks on vaja räniliiva, spetsiaalset materjali, mille ränidioksiidi sisaldus on kuni 95%, mis on ühtlasi vahvlite valmistamise põhitooraine. Vahvlite töötlemine on ülaltoodud vahvlite valmistamise protsess.

Valuploki valamine

Esmalt tuleb liiva kuumutada, et eraldada selles sisalduv süsinikmonooksiid ja räni, ning protsessi korratakse, kuni saadakse ülikõrge puhtusastmega elektrooniline räni (EG-Si). Kõrge puhtusastmega räni sulab vedelikuks ja seejärel tahkestub monokristalliks, mida nimetatakse "kangiks", mis on pooljuhtide valmistamise esimene samm.

Räni valuplokkide (ränisammaste) valmistamise täpsus on väga kõrge, ulatudes nanomeetri tasemeni ning laialdaselt kasutatav tootmismeetod on Czochralski meetod.

Valuploki lõikamine

Pärast eelmise etapi lõpetamist on vaja teemantsaega valuploki kaks otsa ära lõigata ja seejärel lõigata see teatud paksusega õhukesteks viiludeks. Valuploki viilu läbimõõt määrab vahvli suuruse. Suuremad ja õhemad vahvlid saab jagada rohkem kasutatavateks ühikuteks, mis aitab vähendada tootmiskulusid. Pärast räni valuploki lõikamist on vaja viiludele lisada "tasase ala" või "mõlk" märgid, et hõlbustada töötlemissuuna määramist järgmistes etappides.

Vahvlipinna poleerimine

Ülaltoodud lõikamisprotsessi käigus saadud viile nimetatakse "paljasteks vahvliteks", see tähendab töötlemata "toores vahvliteks". Palja vahvli pind on ebatasane ja sellele ei saa vooluringi mustrit otse trükkida. Seetõttu on vaja esmalt eemaldada pinnadefektid lihvimise ja keemilise söövitamise teel, seejärel poleerida, et moodustada sile pind ja seejärel puhastamise teel eemaldada saastejäägid, et saada puhta pinnaga valmis vahvel.

2. etapp: oksüdatsioon

Oksüdatsiooniprotsessi ülesanne on moodustada vahvli pinnale kaitsekile. See kaitseb vahvlit keemiliste lisandite eest, takistab lekkevoolu sattumist vooluringi, hoiab ära difusiooni ioonide implanteerimise ajal ja ei lase vahvlil söövitamise ajal libiseda.

Oksüdatsiooniprotsessi esimene samm on lisandite ja saasteainete eemaldamine. Orgaanilise aine, metallide lisandite ja jääkvee aurustamiseks on vaja nelja sammu. Pärast puhastamist võib vahvli asetada kõrge temperatuuriga keskkonda 800 kuni 1200 kraadi Celsiuse järgi ning hapniku või auru voolul vahvli pinnale tekib ränidioksiidi (ehk "oksiidi") kiht. Hapnik difundeerub läbi oksiidikihi ja reageerib räniga, moodustades erineva paksusega oksiidikihi, mille paksust saab mõõta pärast oksüdatsiooni lõppu.

Kuivoksüdatsioon ja märgoksüdatsioon Sõltuvalt oksüdatsioonireaktsiooni erinevatest oksüdeerijatest võib termilise oksüdatsiooni protsessi jagada kuivoksüdatsiooniks ja märgoksüdatsiooniks. Esimene kasutab puhast hapnikku ränidioksiidikihi tootmiseks, mis on aeglane, kuid oksiidikiht on õhuke ja tihe. Viimane vajab nii hapnikku kui ka hästi lahustuvat veeauru, mida iseloomustab kiire kasvukiirus, kuid suhteliselt paks väikese tihedusega kaitsekiht.

Lisaks oksüdeerijale on ka teisi muutujaid, mis mõjutavad ränidioksiidi kihi paksust. Esiteks mõjutavad vahvli struktuur, selle pinnadefektid ja sisemine dopingu kontsentratsioon oksiidikihi tekke kiirust. Lisaks, mida kõrgem on oksüdeerimisseadmete tekitatud rõhk ja temperatuur, seda kiiremini tekib oksiidikiht. Oksüdatsiooniprotsessi ajal on vahvli kaitsmiseks ja oksüdatsiooniastme erinevuse vähendamiseks vaja kasutada ka mannekeeni lehte vastavalt vahvli asukohale seadmes.

3. samm: fotolitograafia

Fotolitograafia eesmärk on "trükkida" vooluringi muster vahvlile läbi valguse. Me võime seda mõista kui pooljuhtide tootmiseks vajaliku tasapinnalise kaardi joonistamist vahvli pinnale. Mida kõrgem on vooluringi muster, seda suurem on valmis kiibi integreerimine, mis tuleb saavutada täiustatud fotolitograafiatehnoloogia abil. Täpsemalt võib fotolitograafia jagada kolmeks etapiks: fotoresisti katmine, säritamine ja arendamine.

Katmine

Vahvlile vooluringi joonistamise esimene samm on fotoresisti katmine oksiidikihile. Fotoresist muudab vahvli "fotopaberiks", muutes selle keemilisi omadusi. Mida õhem on fotoresisti kiht vahvli pinnal, seda ühtlasem on kate ja seda peenema mustriga saab trükkida. Seda sammu saab teha "spin-katmise" meetodil. Valguse (ultraviolettkiirguse) reaktsioonivõime erinevuse järgi võib fotoresistid jagada kahte tüüpi: positiivsed ja negatiivsed. Esimene laguneb ja kaob pärast valgusega kokkupuudet, jättes valgustamata ala mustri, samas kui viimane polümeriseerub pärast valgusega kokkupuudet ja muudab eksponeeritud osa mustri nähtavaks.

Kokkupuude

Pärast fotoresistkile katmist vahvlile saab vooluahela printimise lõpetada valguse särituse juhtimisega. Seda protsessi nimetatakse "särituseks". Saame valgust valikuliselt läbi säritusseadmete lasta. Kui valgus läbib vooluahela mustrit sisaldavat maski, saab vooluringi trükkida allpool oleva fotoresistkilega kaetud vahvlile.

Säritusprotsessi ajal, mida peenem on trükitud muster, seda rohkem komponente lõplik kiip mahutab, mis aitab parandada tootmise efektiivsust ja vähendada iga komponendi maksumust. Selles valdkonnas on uus tehnoloogia, mis praegu palju tähelepanu äratab, EUV litograafia. Lam Research Group on strateegiliste partneritega ASML ja imec ühiselt välja töötanud uue kuivakile fotoresisti tehnoloogia. See tehnoloogia võib oluliselt parandada EUV litograafia eksponeerimisprotsessi tootlikkust ja saagikust, parandades eraldusvõimet (võtmetegur vooluringi laiuse peenhäälestamisel).

Areng

Pärast säritust tuleb pihustada ilmuti vahvlile, mille eesmärk on eemaldada mustri katmata alalt fotoresist, et trükkplaadi muster saaks paljastada. Pärast arenduse lõppu tuleb seda kontrollida erinevate mõõteseadmete ja optiliste mikroskoopidega, et tagada vooluringi skeemi kvaliteet.

4. samm: söövitamine

Pärast vooluahela fotolitograafia lõpetamist vahvlil kasutatakse söövitusprotsessi, et eemaldada üleliigne oksiidkile ja jätta ainult pooljuhtide skeem. Selleks kasutatakse valitud liigsete osade eemaldamiseks vedelikku, gaasi või plasmat. Sõltuvalt kasutatavatest ainetest on kaks peamist söövitusmeetodit: märgsöövitamine, milles kasutatakse spetsiifilist keemilist lahust, et oksiidkile eemaldamiseks keemiliselt reageerida, ja kuivsöövitus gaasi või plasmaga.

Märg söövitus

Märgsöövitamisel oksiidkilede eemaldamiseks kasutatavate keemiliste lahustega on eeliseks madal hind, kiire söövituskiirus ja kõrge tootlikkus. Märgsöövitus on aga isotroopne, st selle kiirus on igas suunas sama. See põhjustab seda, et mask (või tundlik kile) ei ole söövitatud oksiidkilega täielikult joondatud, mistõttu on keeruline töödelda väga peeneid vooluskeeme.

Kuiv söövitamine

Kuivsöövitus võib jagada kolmeks erinevaks tüübiks. Esimene on keemiline söövitus, mille käigus kasutatakse söövitusgaase (peamiselt vesinikfluoriidi). Nagu märgsöövitus, on see meetod isotroopne, mis tähendab, et see ei sobi peensöövitamiseks.

Teine meetod on füüsiline pihustamine, mis kasutab plasmas leiduvaid ioone, et lüüa ja eemaldada liigne oksiidikiht. Anisotroopse söövitusmeetodina on pihustussöövitusel erinevad söövituskiirused horisontaalses ja vertikaalses suunas, seega on selle peenus ka keemilisest söövitusest parem. Selle meetodi puuduseks on aga see, et söövituskiirus on aeglane, kuna see tugineb täielikult ioonide kokkupõrkest põhjustatud füüsilisele reaktsioonile.

Viimane kolmas meetod on reaktiivne ioonide söövitamine (RIE). RIE ühendab kaks esimest meetodit, st kui plasmat kasutatakse ionisatsiooniks füüsiliseks söövitamiseks, viiakse keemiline söövitus läbi pärast plasma aktiveerimist tekkivate vabade radikaalide abil. Lisaks sellele, et söövituskiirus ületab kahte esimest meetodit, saab RIE kasutada ioonide anisotroopseid omadusi, et saavutada mustri suure täpsusega söövitus.

Tänapäeval on peenpooljuhtahelate saagikuse parandamiseks laialdaselt kasutatud kuivsöövitamist. Täieliku vahvli söövitamise ühtsuse säilitamine ja söövituskiiruse suurendamine on kriitilise tähtsusega ning tänapäeva kõige arenenum kuivsöövitusseadmed toetavad kõige arenenumate loogika- ja suurema jõudlusega mälukiipide tootmist.

VeTek Semiconductor on professionaalne Hiina tootjaTantaalkarbiidi kate, Ränikarbiidi kate, Spetsiaalne grafiit, Ränikarbiidist keraamikajaMuu pooljuhtkeraamika. VeTek Semiconductor on pühendunud täiustatud lahenduste pakkumisele erinevatele SiC Wafer toodetele pooljuhtide tööstusele.

Kui olete huvitatud ülaltoodud toodetest, võtke meiega otse ühendust.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

E-post: anny@veteksemi.com