Çip üretim sürecinin tam bir açıklaması (1/2): gofretten ambalaja ve teste kadar

Her bir yarı iletken ürünün üretimi yüzlerce işlem gerektirir ve tüm üretim işlemi sekiz adıma ayrılır:gofret işleme - oksidasyon - fotolitografi - aşınma - İnce film birikimi - birbirine bağlanma - test - ambalajlama.

1. Adım:Gofret işleme

Tüm yarı iletken işlemleri bir kum tanesi ile başlar! Çünkü kumda bulunan silikon, gofret üretmek için gereken hammaddedir. Gofretler, silikon (SI) veya galyum arsenidden (GaAs) yapılan tek kristal silindirlerden kesilmiş yuvarlak dilimlerdir. Yüksek saflıkta silikon malzemeleri çıkarmak için,%95'e kadar silikon dioksit içeriğine sahip özel bir malzeme olan silika kumu, aynı zamanda gofret yapmak için ana hammaddedir. Gofret işleme, yukarıdaki gofretleri yapma işlemidir.

Ingot Döküm

İlk olarak, içindeki karbon monoksit ve silikonu ayırmak için kum ısıtılması gerekir ve süreç ultra yüksek saflıkta elektronik sınıf silikon (EG-SI) elde edilene kadar tekrarlanır. Yüksek saflıkta silikon sıvıya erir ve daha sonra yarı iletken üretiminin ilk adımı olan "külçe" adı verilen tek bir kristal katı forma katılır.

Silikon külçe (silikon sütunlar) üretim hassasiyeti çok yüksektir, nanometre seviyesine ulaşır ve yaygın olarak kullanılan üretim yöntemi Czochralski yöntemidir.

İçkisiz kesici

Önceki adım tamamlandıktan sonra, bir elmas testere ile ingotun iki ucunu kesmek ve daha sonra belirli bir kalınlıktaki ince dilimlere kesmek gerekir. Ingot diliminin çapı gofretin boyutunu belirler. Daha büyük ve daha ince gofretler, üretim maliyetlerini azaltmaya yardımcı olan daha kullanışlı birimlere ayrılabilir. Silikon külçe kestikten sonra, işleme yönünü sonraki adımlarda standart olarak ayarlamayı kolaylaştırmak için dilimlere "düz alan" veya "diş" işaretleri eklemek gerekir.

Gofret yüzey parlatma

Yukarıdaki kesme işlemi ile elde edilen dilimlere "çıplak gofretler", yani işlenmemiş "ham gofretler" denir. Çıplak gofretin yüzeyi düzensizdir ve devre paterni doğrudan üzerine yazdırılamaz. Bu nedenle, önce yüzey kusurlarını öğütme ve kimyasal aşınma işlemleri yoluyla uzaklaştırmak, daha sonra pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için cilalamak ve daha sonra temiz bir yüzeyle bitmiş bir gofret elde etmek için temizlik yoluyla artık kirleticileri çıkarmak gerekir.

2. Adım: Oksidasyon

Oksidasyon işleminin rolü, gofretin yüzeyinde koruyucu bir film oluşturmaktır. Gofreti kimyasal safsızlıklardan korur, sızıntı akımının devreye girmesini önler, iyon implantasyonu sırasında difüzyonu önler ve gofretin dağlama sırasında kaymasını önler.

Oksidasyon sürecinin ilk adımı, safsızlıkları ve kirleticileri çıkarmaktır. Organik madde, metal safsızlıkları gidermek ve artık suyu buharlaştırmak için dört adım gerektirir. Temizlikten sonra gofret, 800 ila 1200 santigrat dereceli yüksek sıcaklık ortamına yerleştirilebilir ve gofretin yüzeyinde oksijen veya buhar akışı ile bir silikon dioksit (yani "oksit") tabakası oluşturulur. Oksijen oksit tabakasından difüze eder ve değişen kalınlıkta bir oksit tabakası oluşturmak için silikon ile reaksiyona girer ve oksidasyon tamamlandıktan sonra kalınlığı ölçülebilir.

Kuru oksidasyon ve ıslak oksidasyon Oksidasyon reaksiyonundaki farklı oksidanlara bağlı olarak, termal oksidasyon işlemi kuru oksidasyon ve ıslak oksidasyona bölünebilir. Birincisi, yavaş olan bir silikon dioksit tabakası üretmek için saf oksijen kullanır, ancak oksit tabakası ince ve yoğundur. İkincisi, hızlı bir büyüme oranı ile karakterize ancak düşük yoğunluğa sahip nispeten kalın bir koruyucu tabaka ile karakterize edilen hem oksijen hem de yüksek çözünür su buharı gerektirir.

Oksidan ek olarak, silikon dioksit tabakasının kalınlığını etkileyen başka değişkenler de vardır. İlk olarak, gofret yapısı, yüzey kusurları ve iç doping konsantrasyonu oksit tabakası üretim hızını etkileyecektir. Ek olarak, oksidasyon ekipmanı tarafından üretilen basınç ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa, oksit tabakası o kadar hızlı üretilir. Oksidasyon işlemi sırasında, gofretin korunması ve oksidasyon derecesindeki farkı azaltmak için ünitedeki gofretin konumuna göre bir kukla tabakası kullanılması da gerekir.

Adım 3: Fotolitografi

Fotolitografi, devre desenini ışıkla gofret üzerine "yazdıracak". Bunu gofret yüzeyinde yarı iletken üretimi için gerekli uçak haritasını çizmek olarak anlayabiliriz. Devre paterninin inceliği ne kadar yüksek olursa, ileri fotolitografi teknolojisi ile elde edilmesi gereken bitmiş çipin entegrasyonu o kadar yüksek olur. Özellikle, fotolitografi üç adıma ayrılabilir: kaplama fotorezisti, maruz kalma ve gelişme.

Kaplama

Bir gofret üzerine bir devre çizmenin ilk adımı, fotorezisti oksit tabakasına kaplamaktır. Fotoresist, kimyasal özelliklerini değiştirerek gofreti "fotoğraf kağıdı" yapar. Fotorezist tabakayı gofretin yüzeyinde ne kadar incelirse, kaplama o kadar düzgün olur ve basılabilecek desen o kadar ince olur. Bu adım "spin kaplama" yöntemi ile yapılabilir. Işık (ultraviyole) reaktivitesindeki farka göre, fotorezistler iki türe ayrılabilir: pozitif ve negatif. Birincisi, ışığa maruz kaldıktan sonra ayrışacak ve kaybolacak, maruz kalmamış alanın desenini bırakırken, ikincisi ışığa maruz kaldıktan sonra polimerize olacak ve maruz kalan parçanın deseninin görünmesini sağlayacaktır.

Maruziyet

Fotorezist film gofret üzerinde kaplandıktan sonra, devre baskısı ışık maruziyeti kontrol edilerek tamamlanabilir. Bu işleme "maruz kalma" denir. Pozlama ekipmanından seçici olarak ışığı geçebiliriz. Işık devre desenini içeren maskeden geçtiğinde, devre aşağıdaki fotorezist film ile kaplanmış gofret üzerine basılabilir.

Maruz kalma işlemi sırasında, basılı desen ne kadar ince olursa, nihai çipin daha fazla konaklayabileceği, bu da üretim verimliliğini artırmaya ve her bir bileşenin maliyetini azaltmaya yardımcı olur. Bu alanda, şu anda çok dikkat çeken yeni teknoloji EUV litografisidir. Lam Research Group, stratejik ortaklar ASML ve IMEC ile yeni bir kuru film fotorezist teknolojisi geliştirdi. Bu teknoloji, çözünürlüğü iyileştirerek EUV litografi maruz kalma sürecinin verimliliğini ve verimini büyük ölçüde artırabilir (ince ayar devresi genişliğinde anahtar faktör).

Gelişim

Maruz kaldıktan sonraki adım, geliştiriciyi gofret üzerine püskürtmektir, amaç fotorezisti desenin ortaya çıkarılan alanında çıkarmaktır, böylece basılı devre deseni ortaya çıkarılabilir. Geliştirme tamamlandıktan sonra, devre diyagramının kalitesini sağlamak için çeşitli ölçüm ekipmanı ve optik mikroskoplar tarafından kontrol edilmesi gerekir.

4. Adım: Dağlama

Gofret üzerinde devre diyagramının fotolitografisi tamamlandıktan sonra, aşırı oksit filmini çıkarmak ve sadece yarı iletken devre şemasını bırakmak için bir dağlama işlemi kullanılır. Bunu yapmak için, seçilen fazla parçaları çıkarmak için sıvı, gaz veya plazma kullanılır. Kullanılan maddelere bağlı olarak iki ana aşındırma yöntemi vardır: oksit filmi uzaklaştırmak için kimyasal olarak reaksiyona girmek için spesifik bir kimyasal çözelti kullanılarak ıslak aşındırma ve gaz veya plazma kullanılarak kuru dağlama.

Islak aşındırma

Oksit filmlerinin giderilmesi için kimyasal çözeltiler kullanılarak ıslak aşındırma, düşük maliyet, hızlı dağlama hızı ve yüksek üretkenlik avantajlarına sahiptir. Bununla birlikte, ıslak aşındırma izotropiktir, yani hızı herhangi bir yönde aynıdır. Bu, maskenin (veya hassas filmin) kazınmış oksit filmiyle tamamen hizalanmamasına neden olur, bu nedenle çok ince devre diyagramlarını işlemek zordur.

Kuru dağlama

Kuru dağlama üç farklı türe ayrılabilir. Birincisi, dağlama gazları (esas olarak hidrojen florür) kullanan kimyasal aşındırmadır. Islak aşındırma gibi, bu yöntem izotropiktir, yani ince aşındırma için uygun değildir.

İkinci yöntem, fazla oksit tabakasını etkilemek ve uzaklaştırmak için plazmada iyonları kullanan fiziksel püskürtme. Anizotropik bir aşındırma yöntemi olarak, püskürtme aşındırma yatay ve dikey yönlerde farklı aşındırma oranlarına sahiptir, bu nedenle inceliği de kimyasal aşınmadan daha iyidir. Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajı, dağlama hızının yavaş olmasıdır, çünkü tamamen iyon çarpışmasının neden olduğu fiziksel reaksiyona dayanır.

Son üçüncü yöntem reaktif iyon aşındırmasıdır (RIE). Rie ilk iki yöntemi birleştirir, yani iyonizasyon fiziksel aşındırma için plazma kullanılırken, kimyasal aşınma plazma aktivasyonundan sonra üretilen serbest radikaller yardımıyla gerçekleştirilir. İlk iki yöntemi aşan dağlama hızına ek olarak, RIE yüksek hassasiyetli patern dağlama elde etmek için iyonların anizotropik özelliklerini kullanabilir.

Bugün, kuru dağlama, ince yarı iletken devrelerin verimini artırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Tam wafer aşınma homojenliğini ve artan dağlama hızını korumak kritiktir ve günümüzün en gelişmiş kuru dağlama ekipmanı, en gelişmiş mantık ve bellek yongalarının daha yüksek performansa sahip üretimini desteklemektedir.

Vetek Semiconductor, profesyonel bir Çinli üreticisidir.Tantal karbür kaplama, Silikon karbür kaplama, Özel grafit, Silikon karbür seramikleriVeDiğer yarı iletken seramikler. Vetek Semiconductor, yarı iletken endüstrisi için çeşitli SIC gofret ürünleri için gelişmiş çözümler sağlamaya kararlıdır.

Yukarıdaki ürünlerle ilgileniyorsanız, lütfen doğrudan bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -posta: Anny@veteksemi.com