Išsamus lustų gamybos proceso (1/2) paaiškinimas: nuo vaflių iki pakuotės ir bandymų

Kiekvieno puslaidininkinio produkto gamybai reikia šimtų procesų, o visas gamybos procesas yra padalintas į aštuonis veiksmus:Vaflių apdorojimas - oksidacija - Fotolitografija - ofortas - Plonas plėvelės nusėdimas - sujungimas - testavimas - Pakuotė.

1 žingsnis:Vaflių apdorojimas

Visi puslaidininkių procesai prasideda nuo smėlio grūdo! Nes smėlyje esanti silicio yra žaliava, reikalinga vafliams gaminti. Vafliai yra apvalios skiltelės, supjaustytos iš vieno kristalų cilindrų, pagamintų iš silicio (SI) arba galio arsenido (GaAs). Norint išgauti aukšto grynumo silicio medžiagas, reikia silicio dioksido smėlio, speciali medžiaga, kurios silicio dioksido kiekis yra iki 95%, o tai taip pat yra pagrindinė žaliava vafliams gaminti. Vaflių apdorojimas yra aukščiau pateiktų vaflių gamybos procesas.

Letakų liejimas

Pirmiausia smėlis turi būti kaitinamas, kad jame būtų atskirtas anglies monoksidas ir silicis, ir procesas kartojamas tol, kol bus gautas ypač aukšto grynumo elektroninio laipsnio silicio (pvz.,-SI). Aukšto grynumo silicis ištirpsta į skystį, o po to sukietėja į vienos kristalų kietą formą, vadinamą „luteliu“, kuris yra pirmasis puslaidininkių gamybos žingsnis.

Silicio luitų (silicio stulpų) gamybos tikslumas yra labai didelis, pasiekiantis nanometro lygį, o plačiai naudojamas gamybos metodas yra Czochralski metodas.

Luitų pjaustymas

Kai ankstesnis žingsnis bus baigtas, reikia nupjauti du luitų galus deimanto pjūklu ir supjaustyti tam tikro storio plonomis skiltelėmis. Ilgot skiltelės skersmuo nustato vaflio dydį. Didesnius ir plonesnius vaflius galima suskirstyti į labiau naudojamus įrenginius, o tai padeda sumažinti gamybos sąnaudas. Išpjovus silicio luitą, reikia pridėti „plokščią plotą“ arba „dent“ ženklus ant griežinėlių, kad būtų lengviau nustatyti apdorojimo kryptį kaip standartą vėlesniuose etapuose.

Vaflių paviršiaus poliravimas

Aukščiau pateikto pjovimo proceso gautos griežinėliai vadinami „pliki vafliais“, tai yra neperdirbtos „neapdorotos vaflinės“. Plikos plokštelės paviršius yra netolygus, o grandinės schema negali būti atspausdinta tiesiai ant jo. Todėl pirmiausia reikia pašalinti paviršiaus defektus naudojant šlifavimo ir cheminio ėsdinimo procesus, tada šlifuoti, kad susidarytų lygus paviršius, o po to išvalyti likusius teršalus valant, kad gautumėte gatavą vaflį su švariniu paviršiumi.

2 žingsnis: oksidacija

Oksidacijos proceso vaidmuo yra suformuoti apsauginę plėvelę ant vaflio paviršiaus. Tai apsaugo vaflį nuo cheminių priemaišų, neleidžia nuotėkio srovei patekti į grandinę, apsaugo nuo difuzijos jonų implantacijos metu ir neleidžia vafliui slysti ėsdinimo metu.

Pirmasis oksidacijos proceso žingsnis yra pašalinti priemaišas ir teršalus. Norint pašalinti organines medžiagas, metalo priemaišas ir išgarinti liekamąjį vandenį, reikia keturių žingsnių. Po valymo vaflis gali būti dedamas į aukštos temperatūros aplinką nuo 800 iki 1200 laipsnių Celsijaus, o silicio dioksido (t. Y. „Oksido“) sluoksnis susidaro deguonies ar garo srautu ant vaflinio paviršiaus. Deguonis skleidžia per oksido sluoksnį ir reaguoja su siliciu, kad sudarytų įvairaus storio oksido sluoksnį, o jo storis gali būti matuojamas baigus oksidaciją.

Sausa oksidacija ir drėgna oksidacija Priklausomai nuo skirtingų oksidacijos reakcijos oksidantų, šiluminio oksidacijos procesą galima suskirstyti į sausą oksidaciją ir drėgną oksidaciją. Pirmasis naudoja gryną deguonį, kad gautų silicio dioksido sluoksnį, kuris yra lėtas, tačiau oksido sluoksnis yra plonas ir tankus. Pastarajam reikia tiek deguonies, tiek labai tirpių vandens garų, kuriems būdingas greitas augimo greitis, tačiau santykinai storas apsauginis sluoksnis, turintis mažą tankį.

Be oksidanto, yra ir kitų kintamųjų, turinčių įtakos silicio dioksido sluoksnio storiui. Pirma, vaflių struktūra, jo paviršiaus defektai ir vidinė dopingo koncentracija paveiks oksido sluoksnio generavimo greitį. Be to, kuo didesnis slėgis ir temperatūra, kurią sukuria oksidacijos įranga, tuo greičiau bus sukurtas oksido sluoksnis. Oksidacijos proceso metu taip pat būtina naudoti manekeno lapą pagal vaflio padėtį įrenginyje, kad būtų apsaugota vaflinė ir sumažina oksidacijos laipsnio skirtumą.

3 žingsnis: fotolitografija

Fotolitografija yra „atspausdinti“ grandinės schemą ant vaflio per šviesą. Mes galime tai suprasti kaip brėžimą plokštumos žemėlapį, reikalingą puslaidininkių gamybai ant vaflio paviršiaus. Kuo didesnis grandinės modelio subtilumas, tuo didesnė gatavos lusto integracija, kurią reikia pasiekti naudojant pažangias fotolitografijos technologijas. Tiksliau, fotolitografiją galima suskirstyti į tris etapus: dengimo fotorezistą, ekspoziciją ir vystymąsi.

Danga

Pirmasis žingsnis nupiešdamas grandinę ant plokštelės yra fotorezisto padengti ant oksido sluoksnio. Fotorezistas daro vaflį „fotoponu“, pakeisdamas jo chemines savybes. Kuo plonesnis fotorezistinis sluoksnis ant vaflio paviršiaus, tuo vienodesnė danga ir kuo smulkesnis modelis, kurį galima atspausdinti. Šį žingsnį galima atlikti naudojant „nugaros dangos“ metodą. Remiantis šviesos (ultravioletinio) reaktyvumo skirtumu, fotorezistus galima suskirstyti į du tipus: teigiamą ir neigiamą. Pirmasis suirs ir išnyks po šviesos veikimo, palikdamas neuždengtos srities modelį, o antrasis - polimerizuotas po šviesos ir padarys eksponuotos dalies modelį.

Poveikis

Po to, kai fotorezistų plėvelė uždengta vafliu, grandinės spausdinimą galima užpildyti kontroliuojant šviesos ekspoziciją. Šis procesas vadinamas „ekspozicija“. Mes galime selektyviai perduoti šviesą per ekspozicijos įrangą. Kai lemputė praeina per kaukę, kurioje yra grandinės schema, grandinę galima atspausdinti ant vaflių, padengtų žemiau esančia fotorezisto plėvele.

Ekspozicijos proceso metu, kuo smulkesnis atspausdintas modelis, tuo daugiau komponentų gali tilpti galutinis lustas, kuris padeda pagerinti gamybos efektyvumą ir sumažinti kiekvieno komponento kainą. Šioje srityje naujoji technologija, kuri šiuo metu sulaukia daug dėmesio, yra EUV litografija. „Lam Research Group“ kartu sukūrė naują sausų filmų fotorezistų technologiją su strateginiais partneriais ASML ir IMEC. Ši technologija gali žymiai pagerinti EUV litografijos ekspozicijos proceso produktyvumą ir išeigą, pagerindama skiriamąją gebą (pagrindinį faktorių, veikiantį tikslinio grandinės pločio).

Plėtra

Žingsnis po ekspozicijos yra purkšti kūrėją ant vaflio, tikslas yra pašalinti fotorezistą neuždengtoje modelio srityje, kad būtų galima atskleisti spausdintos grandinės modelį. Kai vystymasis bus baigtas, jį reikia patikrinti įvairiomis matavimo įranga ir optiniais mikroskopais, kad būtų užtikrinta grandinės diagramos kokybė.

4 žingsnis: ėsdinimas

Baigęs grandinės schemos fotolitografiją vaflinėje, ėsdinimo procesas naudojamas bet kuriai oksido plėvelei pašalinti ir palikti tik puslaidininkių grandinės diagramą. Norėdami tai padaryti, pasirinktoms dalims pašalinti naudojamas skystis, dujos ar plazma. Yra du pagrindiniai ėsdinimo būdai, atsižvelgiant į naudojamas medžiagas: šlapias ėsdinimas naudojant specifinį cheminį tirpalą chemiškai reaguoti, kad pašalintų oksido plėvelę, ir sausas ėsdinimas naudojant dujas ar plazmą.

Šlapias ofortas

Drėgnas ėsdinimas naudojant cheminius sprendimus oksido plėvelėms pašalinti turi mažų išlaidų, greito ėsdinimo greičio ir didelio produktyvumo pranašumus. Tačiau šlapias ofortas yra izotropinis, tai yra, jo greitis yra tas pats bet kuria kryptimi. Dėl šios priežasties kaukė (arba jautri plėvelė) nėra visiškai suderinta su išgraviruota oksido plėvele, todėl sunku apdoroti labai smulkias grandinės schemas.

Sausas ofortas

Sausą ėsdinimą galima suskirstyti į tris skirtingus tipus. Pirmasis yra cheminis ėsdinimas, kuris naudoja ofortavimo dujas (daugiausia vandenilio fluoras). Kaip ir šlapias ėsdinimas, šis metodas yra izotropinis, tai reiškia, kad jis netinka smulkiam ėsdinimui.

Antrasis metodas yra fizinis dulkinimas, kuris naudoja jonus plazmoje, kad paveiktų ir pašalintų oksido sluoksnį. Kaip anizotropinio ėsdinimo metodas, dulkinimo ėsdinimo horizontalios ir vertikalios krypties ėsdinimo greičiai yra skirtingi, todėl jo smulkumas taip pat yra geresnis nei cheminis ėsdinimas. Tačiau šio metodo trūkumas yra tas, kad ėsdinimo greitis yra lėtas, nes jis visiškai priklauso nuo fizinės reakcijos, kurią sukelia jonų susidūrimas.

Paskutinis trečiasis metodas yra reaktyvus jonų ėsdinimas (RIE). Rie sujungia pirmuosius du metodus, tai yra, naudodama plazmą jonizacijos fiziniam ėsdinimui, cheminis ėsdinimas atliekamas naudojant laisvuosius radikalus, susidarančius po suaktyvinimo plazmoje. Be oforto greičio, viršijančio pirmuosius du metodus, Rie gali naudoti anizotropines jonų charakteristikas, kad pasiektų aukšto tikslumo modelio ėsdinimą.

Šiandien sausas ofortas buvo plačiai naudojamas siekiant pagerinti smulkių puslaidininkių grandinių išeigą. Išlaikyti visiško vaflinio ėsdinimo vienodumą ir didėjantį ėsdinimo greitį yra labai svarbu, o šiandien pati pažangiausia sauso ėsdinimo įranga palaiko pažangiausių logikos ir atminties lustų, turinčių didesnį našumą, gamybą.

„Vetek Semiconductor“ yra profesionalus kinų gamintojasTantalo karbido danga, Silicio karbido danga, Specialus grafitas, Silicio karbido keramikairKita puslaidininkinė keramika. „Vetek Semiconductor“ yra įsipareigojęs pateikti patobulintus sprendimus įvairiems „SiC Wafer“ produktams puslaidininkių pramonei.

Jei jus domina aukščiau išvardyti produktai, nedvejodami susisiekite su mumis tiesiogiai.  

Mob: +86-180 6922 0752

„WhatsApp“: +86 180 6922 0752

El. Paštas: anny@veteksemi.com