Чипті өндіру процесінің толық түсіндірмесі (1/2): вафлиден бастап орау мен сынаққа дейін

Әрбір жартылай өткізгіш өнімді өндіру жүздеген процестерді қажет етеді және бүкіл өндіріс процесі сегіз қадамға бөлінеді:вафельді өңдеу - тотығу - фотолитография - ою - жұқа қабықшаның тұнбасы - өзара байланыс - тестілеу - орау.

1-қадам:Вафельді өңдеу

Барлық жартылай өткізгіш процестер құм түйіршіктерінен басталады! Өйткені құмның құрамындағы кремний пластиналарды өндіруге қажетті шикізат болып табылады. Вафельдер - кремнийден (Si) немесе галлий арсенидінен (GaAs) жасалған монокристалды цилиндрлерден кесілген дөңгелек тілімдер. Тазалығы жоғары кремний материалдарын алу үшін кремний диоксиді 95%-ға дейін құрайтын арнайы материал кремний құмы қажет, ол да вафли жасаудың негізгі шикізаты болып табылады. Вафельді өңдеу – жоғарыда аталған пластиналарды жасау процесі.

Құйманы құю

Біріншіден, ондағы көміртегі тотығы мен кремнийді бөлу үшін құмды қыздыру керек, ал процесс өте жоғары тазалықтағы электронды маркалы кремний (EG-Si) алынғанша қайталанады. Тазалығы жоғары кремний сұйық күйге ериді, содан кейін жартылай өткізгіштерді өндірудегі алғашқы қадам болып табылатын «құйма» деп аталатын бір кристалды қатты пішінге айналады.

Кремний құймаларын (кремний тіректерін) дайындау дәлдігі өте жоғары, нанометрлік деңгейге жетеді және кеңінен қолданылатын дайындау әдісі - Чохральский әдісі.

Құйманы кесу

Алдыңғы қадам аяқталғаннан кейін құйманың екі ұшын алмас арамен кесіп тастау керек, содан кейін оны белгілі бір қалыңдықтағы жұқа тілімдерге кесу керек. Құйма тілімінің диаметрі пластинаның өлшемін анықтайды. Үлкенірек және жіңішке пластиналар өндіріс шығындарын азайтуға көмектесетін пайдалы блоктарға бөлуге болады. Кремний құймасын кескеннен кейін, келесі қадамдарда өңдеу бағытын стандарт ретінде орнатуды жеңілдету үшін тілімдерге «тегіс аймақ» немесе «шұңқыр» белгілерін қосу қажет.

Вафли бетін жылтырату

Жоғарыда келтірілген кесу процесі арқылы алынған тілімдерді «жалаңаш пластиналар», яғни өңделмеген «шикі вафли» деп атайды. Жалаңаш пластинаның беті біркелкі емес және схема үлгісін оған тікелей басып шығару мүмкін емес. Сондықтан, алдымен тегістеу және химиялық өңдеу процестері арқылы беткі ақауларды жою керек, содан кейін тегіс бетті қалыптастыру үшін жылтырату керек, содан кейін таза беті бар дайын пластинаны алу үшін тазалау арқылы қалдық ластаушы заттарды кетіру керек.

2-қадам: тотығу

Тотығу процесінің рөлі пластинаның бетінде қорғаныс қабықшасын қалыптастыру болып табылады. Ол пластинаны химиялық қоспалардан қорғайды, ағып кету тогының контурға түсуіне жол бермейді, ионды имплантациялау кезінде диффузияны болдырмайды және өрнектеу кезінде пластинаның сырғып кетуіне жол бермейді.

Тотығу процесінің бірінші қадамы қоспалар мен ластаушы заттарды жою болып табылады. Ол органикалық заттарды, металл қоспаларын кетіру және қалдық суды буландыру үшін төрт қадамды қажет етеді. Тазалаудан кейін вафлиді 800-ден 1200 градус Цельсийге дейінгі жоғары температуралы ортаға қоюға болады және пластинаның бетінде оттегі немесе бу ағыны арқылы кремний диоксиді (яғни «оксид») қабаты пайда болады. Оттегі оксид қабаты арқылы таралады және кремниймен әрекеттесіп, әртүрлі қалыңдықтағы оксидті қабат түзеді және оның қалыңдығын тотығу аяқталғаннан кейін өлшеуге болады.

Құрғақ тотығу және ылғалды тотығу Тотығу реакциясындағы әртүрлі тотықтырғыштарға байланысты термиялық тотығу процесін құрғақ тотығу және ылғалды тотығу деп бөлуге болады. Біріншісі кремний диоксиді қабатын алу үшін таза оттегін пайдаланады, ол баяу, бірақ оксид қабаты жұқа және тығыз. Соңғысы үшін оттегі де, жақсы еритін су буы да қажет, ол жылдам өсу жылдамдығымен сипатталады, бірақ тығыздығы төмен салыстырмалы түрде қалың қорғаныс қабаты.

Тотықтырғыштан басқа кремний диоксиді қабатының қалыңдығына әсер ететін басқа да айнымалылар бар. Біріншіден, пластинаның құрылымы, оның бетіндегі ақаулар және ішкі қоспа концентрациясы оксид қабатының түзілу жылдамдығына әсер етеді. Сонымен қатар, тотығу жабдығы тудыратын қысым мен температура неғұрлым жоғары болса, оксид қабаты соғұрлым тезірек пайда болады. Тотығу процесі кезінде пластинаны қорғау және тотығу дәрежесіндегі айырмашылықты азайту үшін блоктағы пластинаның орнына сәйкес манекенді парақты да қолдану қажет.

3-қадам: Фотолитография

Фотолитография - бұл жарық арқылы пластинаға схема үлгісін «басып шығару». Оны пластинаның бетіне жартылай өткізгіштерді өндіруге қажетті жазық картаны салу деп түсінуге болады. Схема үлгісінің жұқалығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым дайын чиптің интеграциясы жоғары болады, оған алдыңғы қатарлы фотолитография технологиясы арқылы қол жеткізу керек. Атап айтқанда, фотолитографияны үш кезеңге бөлуге болады: жабу фоторезисті, экспозиция және даму.

Қаптау

Пластинадағы схеманы салудың бірінші қадамы фоторезисті оксид қабатына жабу болып табылады. Фоторезист вафлиді химиялық қасиеттерін өзгерту арқылы «фотоқағазға» айналдырады. Вафли бетіндегі фоторезисттік қабат неғұрлым жұқа болса, соғұрлым жабын біркелкі болады және басып шығаруға болатын үлгі соғұрлым жұқа болады. Бұл қадамды «айналдыру жабыны» әдісімен жасауға болады. Жарық (ультра күлгін) реактивтілігінің айырмашылығы бойынша фоторезисттерді екі түрге бөлуге болады: оң және теріс. Біріншісі жарық әсерінен кейін ыдырап, жойылып, ашылмаған аймақтың үлгісін қалдырады, ал екіншісі жарық әсерінен кейін полимерленіп, ашық бөліктің үлгісін көрсетеді.

Экспозиция

After the photoresist film is covered on the wafer, the circuit printing can be completed by controlling the light exposure. This process is called "exposure". We can selectively pass light through the exposure equipment. When the light passes through the mask containing the circuit pattern, the circuit can be printed on the wafer coated with the photoresist film below.

Экспозиция процесі кезінде басып шығарылған үлгі неғұрлым жұқа болса, соңғы чип соғұрлым көп құрамдастарды орналастыра алады, бұл өндіріс тиімділігін арттыруға және әрбір компоненттің құнын төмендетуге көмектеседі. Бұл салада қазіргі уақытта көп назар аударып отырған жаңа технология - EUV литографиясы. Lam Research Group ASML және imec стратегиялық серіктестерімен бірге жаңа құрғақ пленка фоторезисті технологиясын әзірледі. Бұл технология ажыратымдылықты жақсарту арқылы EUV литографиялық экспозиция процесінің өнімділігі мен шығымдылығын айтарлықтай жақсарта алады (тізбек енін дәл реттеудің негізгі факторы).

Даму

Экспозициядан кейінгі қадам - ​​әзірлеушіні пластинаға шашырату, оның мақсаты - басып шығарылған схеманың үлгісін ашу үшін үлгінің жабылмаған аймағындағы фоторезистаны жою. Әзірлеу аяқталғаннан кейін электр схемасының сапасын қамтамасыз ету үшін оны әртүрлі өлшеуіш аппаратурамен және оптикалық микроскоптармен тексеру қажет.

4-қадам: Ою

Вафлиде схеманың фотолитографиясы аяқталғаннан кейін кез келген артық оксидті қабықшаны алып тастау және тек жартылай өткізгіш схемасын қалдыру үшін оюлау процесі қолданылады. Ол үшін таңдалған артық бөліктерді жою үшін сұйықтық, газ немесе плазма қолданылады. Қолданылатын заттарға байланысты оюдың екі негізгі әдісі бар: оксидті қабықты кетіру үшін химиялық реакцияға түсу үшін арнайы химиялық ерітіндіні қолданып дымқыл оюлау және газды немесе плазманы қолданып құрғақ ою.

Ылғалды ою

Тотықты қабықшаларды кетіру үшін химиялық ерітінділерді қолданып дымқыл оюлаудың арзандығы, тез сызу жылдамдығы және жоғары өнімділігі бар. Дегенмен, дымқыл оюлау изотропты, яғни оның жылдамдығы кез келген бағытта бірдей. Бұл масканың (немесе сезімтал пленканың) сызылған оксидті қабықпен толығымен тураланбауына әкеледі, сондықтан өте жақсы схемаларды өңдеу қиын.

Құрғақ ою

Құрғақ оюды үш түрге бөлуге болады. Біріншісі – қышқыл газдарын (негізінен фторид сутегі) пайдаланатын химиялық оқтау. Ылғал ою сияқты, бұл әдіс изотропты болып табылады, яғни ол жұқа оюға жарамайды.

Екінші әдіс - физикалық шашырату, ол плазмадағы иондарды әсер ету және артық оксид қабатын жою үшін пайдаланады. Анизотропты ою әдісі ретінде шашыратқыш оюдың көлденең және тік бағытта әр түрлі ою жылдамдығы бар, сондықтан оның жұқалығы да химиялық оюдан жақсырақ. Дегенмен, бұл әдістің кемшілігі иондардың соқтығысуы нәтижесінде пайда болатын физикалық реакцияға толығымен тәуелді болғандықтан, өрнектеу жылдамдығы баяу.

Соңғы үшінші әдіс - реактивті ионды өрнектеу (RIE). RIE алғашқы екі әдісті біріктіреді, яғни ионизациялау үшін плазманы пайдалану кезінде физикалық өрнектеу, плазманың активтенуінен кейін түзілетін бос радикалдардың көмегімен химиялық қышқылдандыру жүргізіледі. Алғашқы екі әдістен асатын ою жылдамдығынан басқа, RIE жоғары дәлдіктегі өрнекті оюға қол жеткізу үшін иондардың анизотропты сипаттамаларын пайдалана алады.

Бүгінгі таңда құрғақ штамптау жұқа жартылай өткізгіш тізбектердің өнімділігін арттыру үшін кеңінен қолданылады. Толық вафельді оюдың біркелкілігін сақтау және өңдеу жылдамдығын арттыру өте маңызды және бүгінгі күннің ең озық құрғақ ою жабдығы жоғары өнімділігі бар ең озық логикалық және жад микросхемаларын өндіруге қолдау көрсетеді.

VeTek Semiconductor - бұл қытайлық кәсіпқой өндірушіТантал карбиді жабыны, Кремний карбиді жабыны, Арнайы графит, Кремний карбиді керамикажәнеБасқа жартылай өткізгіш керамика. VeTek Semiconductor компаниясы жартылай өткізгіштер өнеркәсібіне арналған әртүрлі SiC Wafer өнімдері үшін озық шешімдерді ұсынуға ұмтылады.

Егер сізді жоғарыда аталған өнімдер қызықтырса, бізбен тікелей байланысыңыз.  

Моб: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

Электрондық пошта: anny@veteksemi.com