Чиптерді өндіру процесінің толық түсіндірмесі (2/2): вафлиден бастап орау мен сынауға дейін

Әрбір жартылай өткізгіш өнімді өндіру жүздеген процестерді қажет етеді және бүкіл өндіріс процесі сегіз қадамға бөлінеді:вафельді өңдеу - тотығу - фотолитография - офорттау - жұқа қабықпен тұндыру - өзара байланыс - сынау - орау.

5-қадам: жұқа қабықшаны тұндыру

Чиптің ішінде микро құрылғыларды жасау үшін бізге жұқа қабыршақтардың қабаттарын үздіксіз түсіріп, артық бөлшектерді ою арқылы алып тастау керек, сонымен қатар әртүрлі құрылғыларды бөлу үшін кейбір материалдарды қосу керек. Әрбір транзистор немесе жад ұяшығы жоғарыда көрсетілген процесс арқылы кезең-кезеңімен құрастырылады. Бұл жерде біз айтып отырған «жұқа қабық» қалыңдығы 1 микроннан (мкм, метрдің миллионнан бір бөлігі) қарапайым механикалық өңдеу әдістерімен жасауға болмайтын «пленканы» білдіреді. Вафлиге қажетті молекулалық немесе атомдық бірліктері бар пленканы орналастыру процесі «тұндыру» болып табылады.

Көпқабатты жартылай өткізгішті құрылымды қалыптастыру үшін алдымен құрылғы стекін жасауымыз керек, яғни пластинаның бетіне бірнеше қабат жұқа металл (өткізгіш) пленкалар мен диэлектрлік (оқшаулағыш) пленкаларды кезектестіру керек, содан кейін артығын алып тастау керек. үш өлшемді құрылымды қалыптастыру үшін қайталанатын ою процестері арқылы бөлшектер. Тұндыру процестері үшін қолдануға болатын әдістерге химиялық бу тұндыру (CVD), атомдық қабат тұндыру (ALD) және физикалық бу тұндыру (PVD) жатады және осы әдістерді пайдаланатын әдістерді құрғақ және ылғалды тұндыру болып бөлуге болады.

Химиялық булардың тұндыру (CVD)

Химиялық буларды тұндыру кезінде прекурсорлық газдар реакция камерасында реакцияға түсіп, пластинаның бетіне жұқа қабықшаны және камерадан айдалатын жанама өнімдерді құрайды. Плазмамен күшейтілген химиялық будың тұндыру реакцияға түсетін газдарды өндіру үшін плазманы пайдаланады. Бұл әдіс реакция температурасын төмендетеді, бұл оны температураға сезімтал құрылымдар үшін өте қолайлы етеді. Плазманы пайдалану сонымен қатар шөгінділердің санын азайтады, бұл көбінесе жоғары сапалы пленкаларға әкеледі.

Атом қабатының тұндыру (ALD)

Атом қабатының тұнбасы бір уақытта бірнеше атомдық қабаттарды ғана тұндыру арқылы жұқа қабықшалар түзеді. Бұл әдістің кілті - белгілі бір ретпен орындалатын және жақсы бақылауды қамтамасыз ететін тәуелсіз қадамдарды айналдыру. Вафли бетін прекурсормен қаптау бірінші қадам болып табылады, содан кейін вафли бетінде қажетті затты қалыптастыру үшін прекурсормен әрекеттесу үшін әртүрлі газдар енгізіледі.

Будың физикалық тұндыру (PVD)

Аты айтып тұрғандай, будың физикалық тұндыру физикалық әдістермен жұқа қабықшалардың түзілуін білдіреді. Шашырату - нысанадан атомдарды шашырату және жұқа қабықшаны қалыптастыру үшін оларды пластинаның бетіне қою үшін аргон плазмасын пайдаланатын физикалық бу тұндыру әдісі. Кейбір жағдайларда тұндырылған пленканы ультракүлгін термиялық өңдеу (UVTP) сияқты әдістер арқылы өңдеуге және жақсартуға болады.

6-қадам: өзара байланыс

Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі өткізгіштер мен өткізбейтіндер (яғни оқшаулағыштар) арасында, бұл электр тогының ағынын толық бақылауға мүмкіндік береді. Вафли негізіндегі литография, ою және тұндыру процестері транзисторлар сияқты құрамдастарды құра алады, бірақ олар қуат пен сигналдарды беру мен қабылдауды қосу үшін қосылуы керек.

Металдар электрөткізгіштігіне байланысты тізбекті өзара қосу үшін қолданылады. Жартылай өткізгіштер үшін қолданылатын металдар келесі шарттарға сай болуы керек:

· Төмен кедергі: Металл тізбектері ток өтуі керек болғандықтан, олардағы металдардың кедергісі төмен болуы керек.

· Термохимиялық тұрақтылық: Металл материалдардың қасиеттері металды өзара қосу процесі кезінде өзгеріссіз қалуы керек.

· Жоғары сенімділік: Интегралдық схемалар технологиясы дамыған сайын, тіпті аз мөлшердегі металды біріктіретін материалдардың жеткілікті төзімділігі болуы керек.

· Өндірістік шығындар: Алғашқы үш шарт орындалса да, материалдық шығын жаппай өндіріс қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін тым жоғары.

Қосылу процесі негізінен екі материалды пайдаланады, алюминий және мыс.

Алюминийді өзара қосу процесі

Алюминийді біріктіру процесі алюминийді тұндыру, фоторезисті қолдану, экспозиция және дамытудан басталады, содан кейін тотығу процесіне кіріспес бұрын кез келген артық алюминийді және фоторезисттті іріктеп алып тастау үшін оюдан басталады. Жоғарыда көрсетілген қадамдар аяқталғаннан кейін фотолитография, ою және тұндыру процестері өзара байланыс аяқталғанша қайталанады.

Алюминий тамаша өткізгіштігінен басқа, фотолитографияға, өңдеуге және тұндыруға оңай. Сонымен қатар, ол төмен бағаға ие және оксидті пленкаға жақсы адгезияға ие. Оның кемшіліктері оңай коррозияға ұшырайды және балқу температурасы төмен. Сонымен қатар, алюминийдің кремниймен әрекеттесуіне жол бермеу және қосылу ақауларын тудырмау үшін алюминийді пластинаны бөлу үшін металл шөгінділерін қосу керек. Бұл кен орны «барьерлік металл» деп аталады.

Алюминий тізбектері тұндыру арқылы қалыптасады. Вафли вакуумдық камераға түскеннен кейін алюминий бөлшектерінен түзілген жұқа қабық пластинаға жабысады. Бұл процесс «бу тұндыру (VD)» деп аталады, оған химиялық бу тұндыру және физикалық бу тұндыру кіреді.

Мыстың өзара қосылу процесі

Жартылай өткізгіштік процестер күрделірек және құрылғы өлшемдері кішірейген сайын, алюминий тізбектерінің қосылу жылдамдығы мен электрлік қасиеттері бұдан былай сәйкес емес, өлшемдерге де, шығындарға да сәйкес келетін жаңа өткізгіштер қажет. Мыстың алюминийді алмастыра алатын бірінші себебі - оның кедергісі төмен, бұл құрылғыны қосу жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді. Мыс сонымен қатар сенімдірек, себебі ол алюминийге қарағанда электромиграцияға, металл арқылы ток өткен кезде металл иондарының қозғалысына төзімді.

Дегенмен, мыс оңай қосылыстар түзбейді, бұл вафли бетінен булануды және алуды қиындатады. Бұл мәселені шешу үшін, біз мыс өңдеудің орнына, қажет жерде траншеялар мен вентильдерден тұратын металл сызық үлгілерін құрайтын диэлектрлік материалдарды тұндырамыз және өңдейміз, содан кейін өзара байланысқа қол жеткізу үшін жоғарыда аталған «үлгілерді» мысмен толтырамыз, бұл процесс «дамасцен» деп аталады. .

Мыс атомдары диэлектрикке диффузиялауды жалғастырған сайын, соңғысының оқшаулауы төмендейді және мыс атомдарын одан әрі диффузиядан блоктайтын тосқауыл қабатын жасайды. Содан кейін тосқауыл қабатында жұқа мыс тұқым қабаты пайда болады. Бұл қадам электроплантацияға мүмкіндік береді, бұл жоғары арақатынас үлгілерін мысмен толтыру. Толтырғаннан кейін, артық мысты металл химиялық механикалық жылтырату (CMP) арқылы жоюға болады. Аяқтағаннан кейін оксидті қабықшаны тұндыруға болады, ал артық пленканы фотолитография және сызу процестерімен жоюға болады. Жоғарыда аталған процесті мыс өзара байланысы аяқталғанша қайталау қажет.

Жоғарыда келтірілген салыстырудан, мыстың өзара байланысы мен алюминийдің өзара байланысының айырмашылығы мынада, артық мысты оюлау емес, металл CMP арқылы кетіреді.

7-қадам: Тестілеу

Сынақтың негізгі мақсаты - ақаулы өнімдерді жою және чиптің сенімділігін арттыру үшін жартылай өткізгіш чиптің сапасы белгілі бір стандартқа сәйкес келетінін тексеру. Сонымен қатар, сынақтан өткен ақаулы өнімдер орау сатысына кірмейді, бұл шығындар мен уақытты үнемдеуге көмектеседі. Электрондық сұрыптау (EDS) - пластиналарды сынау әдісі.

EDS - пластинка күйіндегі әрбір микросхеманың электрлік сипаттамаларын тексеретін және осылайша жартылай өткізгіш өнімділігін жақсартатын процесс. ЭСҚ келесідей бес қадамға бөлуге болады:

01 Электрлік параметрлерді бақылау (EPM)

EPM - жартылай өткізгіш чиптерді сынаудағы алғашқы қадам. Бұл қадам жартылай өткізгішті интегралды схемалар үшін қажетті әрбір құрылғыны (соның ішінде транзисторларды, конденсаторларды және диодтарды) олардың электрлік параметрлерінің стандарттарға сәйкестігін тексеру үшін тексереді. EPM негізгі функциясы жартылай өткізгіштерді өндіру процестерінің тиімділігін және өнім өнімділігін арттыру үшін пайдаланылатын өлшенген электр сипаттамалары деректерін беру болып табылады (ақаулы өнімдерді анықтау үшін емес).

02 Вафельді қартаю сынағы

Жартылай өткізгіш ақауларының жылдамдығы екі аспектіден, атап айтқанда, өндірістік ақаулардың жылдамдығынан (бастапқы кезеңде жоғары) және бүкіл өмірлік циклдегі ақаулардың жылдамдығынан туындайды. Вафельді қартаю сынағы бастапқы кезеңде ақаулары болуы мүмкін өнімдерді анықтау, яғни ықтимал ақауларды анықтау арқылы соңғы өнімнің сенімділігін арттыру үшін пластинаны белгілі бір температура мен айнымалы/тұрақты ток кернеуінде сынауды білдіреді.

03 Анықтау

Қартаю сынағы аяқталғаннан кейін жартылай өткізгіш чипті сынақ құрылғысына зонд картасымен қосу керек, содан кейін жартылай өткізгіштің тиісті функцияларын тексеру үшін пластинада температура, жылдамдық және қозғалыс сынақтарын жүргізуге болады. Арнайы сынақ қадамдарының сипаттамасын кестеден қараңыз.

04 Жөндеу

Жөндеу сынақтың ең маңызды қадамы болып табылады, себебі кейбір ақаулы чиптерді проблемалы құрамдастарды ауыстыру арқылы жөндеуге болады.

05 Нүктелеу

Электрлік сынақтан өтпеген чиптер алдыңғы қадамдарда сұрыпталған, бірақ оларды ажырату үшін әлі де таңбалау қажет. Бұрын біз ақауы бар чиптерді жай көзбен анықтауға болатынын қамтамасыз ету үшін арнайы сиямен белгілеуіміз керек еді, бірақ қазір жүйе оларды сынақ деректерінің мәніне сәйкес автоматты түрде сұрыптайды.

8-қадам: Қаптама

Алдыңғы бірнеше процестерден кейін вафли бірдей өлшемдегі шаршы чиптерді (сонымен бірге «бір фишка» деп те аталады) құрайды. Келесі нәрсе - кесу арқылы жеке чиптерді алу. Жаңадан кесілген чиптер өте нәзік және электр сигналдарын алмастыра алмайды, сондықтан оларды бөлек өңдеу керек. Бұл процесс жартылай өткізгіш микросхеманың сыртында қорғаныс қабықшасын қалыптастыруды және олардың сыртымен электрлік сигналдарды алмасуға мүмкіндік беретін орау болып табылады. Бүкіл орау процесі бес қадамға бөлінеді, атап айтқанда пластинаны аралау, бір чипті бекіту, өзара қосу, қалыптау және орау сынағы.

01 Вафельді аралау

Вафлиден сансыз тығыз орналасқан чиптерді кесу үшін алдымен оның қалыңдығы орау процесінің қажеттіліктеріне сәйкес келгенше вафлидің артқы жағын мұқият «ұнтақтау» керек. Тегістеуден кейін жартылай өткізгіш микросхема бөлінгенше пластинкадағы жазу сызығы бойымен кесуге болады.

Вафельді аралау технологиясының үш түрі бар: жүзді кесу, лазерлік кесу және плазмалық кесу. Пышақты кесу - үйкеліс жылуы мен қоқыстарға бейім, осылайша вафлиді зақымдайтын вафлиді кесу үшін алмас жүзін пайдалану. Лазерлік кесу жоғары дәлдікке ие және жұқа қалыңдығы немесе шағын сызық аралығы бар вафлилерді оңай өңдей алады. Плазмалық кесу плазмалық сызу принципін пайдаланады, сондықтан бұл технология жазу жолының аралығы өте аз болса да қолданылады.

02 Жалғыз вафли қосымшасы

Барлық чиптер вафлиден бөлінгеннен кейін жеке чиптерді (бір вафли) субстратқа (қорғасын жақтау) бекіту керек. Субстраттың қызметі жартылай өткізгіш микросхемаларды қорғау және олардың сыртқы тізбектермен электрлік сигналдар алмасуын қамтамасыз ету болып табылады. Чиптерді бекіту үшін сұйық немесе қатты таспа желімдерін пайдалануға болады.

03 Өзара байланыс

Чипті субстратқа бекіткеннен кейін, электрлік сигнал алмасуға қол жеткізу үшін екеуінің байланыс нүктелерін қосу керек. Бұл қадамда екі қосылым әдісін қолдануға болады: жіңішке металл сымдар арқылы сымды байланыстыру және сфералық алтын блоктарды немесе қалайы блоктарын пайдаланып флип чипті байланыстыру. Сымды байланыстыру дәстүрлі әдіс болып табылады, ал флип чипті байланыстыру технологиясы жартылай өткізгішті өндіруді тездетеді.

04 Қалыптау

Жартылай өткізгішті микросхеманы қосуды аяқтағаннан кейін жартылай өткізгішті интегралды схеманы температура мен ылғалдылық сияқты сыртқы жағдайлардан қорғау үшін микросхеманың сыртына қаптама қосу үшін қалыптау процесі қажет. Қаптама қалып қажет болған жағдайда жасалғаннан кейін, қалыпқа жартылай өткізгіш чип пен эпоксидті қалыптау қоспасын (EMC) салып, оны тығыздау керек. Жабық чип соңғы пішін болып табылады.

05 Қаптама сынағы

Соңғы пішіні бар чиптер де ақаулардың соңғы сынағынан өтуі керек. Соңғы сынаққа кіретін барлық дайын жартылай өткізгіш микросхемалар дайын жартылай өткізгіш микросхемалар болып табылады. Олар сынақ жабдығына орналастырылады және электрлік, функционалдық және жылдамдықты тексеру үшін кернеу, температура және ылғалдылық сияқты әртүрлі шарттарды орнатады. Бұл сынақтардың нәтижелері ақауларды табу және өнім сапасы мен өндіріс тиімділігін арттыру үшін пайдаланылуы мүмкін.

Қаптау технологиясының эволюциясы

Чип мөлшері азайып, өнімділікке қойылатын талаптар артқан сайын, соңғы бірнеше жылда орау көптеген технологиялық жаңалықтарға ұшырады. Кейбір болашаққа бағытталған орау технологиялары мен шешімдері пластинка деңгейіндегі орау (WLP), соққы процестері және қайта бөлу қабаты (RDL) технологиясы сияқты дәстүрлі артқы процестер үшін тұндыруды пайдалануды, сондай-ақ алдыңғы бөлікті ою және тазалау технологияларын қамтиды. вафли өндірісі.

Жетілдірілген қаптама дегеніміз не?

Дәстүрлі қаптама әрбір чипті вафлиден кесіп алып, қалыпқа салуды талап етеді. Вафли деңгейіндегі орау (WLP) - бұл вафлидегі чипті тікелей орауға қатысты озық орау технологиясының бір түрі. WLP процесі - алдымен орау және сынау, содан кейін барлық қалыптасқан чиптерді вафлиден бір уақытта бөлу. Дәстүрлі қаптамамен салыстырғанда WLP артықшылығы - өндіріс құнының төмендігі.

Жетілдірілген қаптаманы 2D қаптамаға, 2.5D қаптамасына және 3D қаптамасына бөлуге болады.

Кішірек 2D қаптама

Бұрын айтылғандай, орау процесінің негізгі мақсаты жартылай өткізгіш микросхеманың сигналын сыртқа жіберуді қамтиды, ал пластинада пайда болған кедір-бұдырлар кіріс/шығыс сигналдарын жіберуге арналған байланыс нүктелері болып табылады. Бұл бұдырлар желдеткіш кіріс және желдеткіш болып бөлінеді. Бұрынғы желдеткіш пішіні чиптің ішінде, ал соңғысы - чип ауқымынан тыс. Біз кіріс/шығыс сигналын енгізу/шығару (кіріс/шығыс) деп атаймыз, ал кіріс/шығыс санын енгізу/шығару саны деп атаймыз. Енгізу/шығару саны орау әдісін анықтау үшін маңызды негіз болып табылады. Енгізу/шығару саны төмен болса, желдеткіш орамы пайдаланылады. Чиптің өлшемі ораудан кейін көп өзгермейтіндіктен, бұл процесті чиптік масштабты орау (CSP) немесе вафли деңгейіндегі чип масштабты қаптама (WLCSP) деп те атайды. Енгізу/шығару саны жоғары болса, әдетте желдеткіш орамы пайдаланылады және сигналды бағыттауды қосу үшін соққыларға қосымша қайта бөлу қабаттары (RDL) қажет. Бұл «желдеткіш вафли деңгейіндегі қаптама (FOWLP)».

2.5D қаптамасы

2.5D орау технологиясы екі немесе одан да көп түрдегі чиптерді бір бумаға сала алады, сонымен бірге сигналдарды бүйірлік бағытта бағыттауға мүмкіндік береді, бұл пакеттің өлшемі мен өнімділігін арттырады. Ең көп қолданылатын 2.5D орау әдісі жад пен логикалық чиптерді кремний интерпозер арқылы бір бумаға салу болып табылады. 2.5D қаптамасы кремний арқылы өтетін жолдар (TSV), микро бұдырлар және ұқыпты RDL сияқты негізгі технологияларды қажет етеді.

3D қаптама

3D орау технологиясы сигналдарды тігінен бағыттауға мүмкіндік бере отырып, екі немесе одан да көп чиптерді бір бумаға сала алады. Бұл технология кішірек және жоғары енгізу/шығару саны жартылай өткізгіш микросхемалар үшін қолайлы. TSV жоғары енгізу/шығару саны бар чиптер үшін пайдаланылуы мүмкін, ал сымды байланыстыру төмен енгізу/шығару саны бар чиптер үшін пайдаланылуы мүмкін және сайып келгенде, чиптер тігінен орналасқан сигнал жүйесін құрайды. 3D буып-түюге қажетті негізгі технологияларға TSV және micro-bump технологиясы кіреді.

Осы уақытқа дейін жартылай өткізгіш бұйымдарды өндірудің сегіз сатысы «Вафлиді өңдеу – тотықтыру – фотолитография – офорт – жұқа қабықшаны тұндыру – өзара байланыс – сынау – орау» толығымен енгізілді. «Құмнан» «чиптерге» дейін жартылай өткізгіш технология «тастарды алтынға айналдырудың» нақты нұсқасын орындауда.

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