توضیح کامل در مورد فرآیند تولید تراشه (1/2): از ویفر گرفته تا بسته بندی و آزمایش

تولید هر محصول نیمه هادی به صدها فرآیند نیاز دارد و کل فرآیند تولید به هشت مرحله تقسیم می شود:پردازش ویفر - اکسیداسیون - نگارشی - اچ - رسوب فیلم نازک - اتصال - تست - بسته بندی.

مرحله 1:پردازش ویفر

تمام فرآیندهای نیمه هادی با یک دانه ماسه شروع می شود! از آنجا که سیلیکون موجود در شن و ماسه ماده اولیه مورد نیاز برای تولید ویفر است. ویفرها برش های گرد از سیلندرهای کریستالی تک ساخته شده از سیلیکون (SI) یا آرسنید گالیم (GAAS) هستند. برای استخراج مواد سیلیکون با خلوص بالا ، ماسه سیلیس ، یک ماده خاص با محتوای دی اکسید سیلیکون تا 95 ٪ ، مورد نیاز است ، که این ماده اولیه اصلی برای ساخت ویفرها نیز هست. پردازش ویفر فرایند ساخت ویفرهای فوق است.

ریخته گری

ابتدا شن و ماسه برای جدا کردن مونوکسید کربن و سیلیکون موجود در آن باید گرم شود و این روند تا زمانی که سیلیکون درجه یک خلوص بالا (EG-SI) به دست می آید تکرار می شود. سیلیکون با خلوص بالا به مایع ذوب می شود و سپس به یک فرم جامد کریستالی منفرد ، به نام "شمش" می شود که اولین قدم در ساخت نیمه هادی است.

دقت تولید شمشهای سیلیکون (ستون های سیلیکون) بسیار زیاد است و به سطح نانومتر می رسد و روش تولیدی که به طور گسترده استفاده می شود ، روش Czochralski است.

برش شمش

پس از اتمام مرحله قبل ، لازم است دو انتهای شمش را با اره الماس قطع کرده و سپس آن را به برش های نازک از ضخامت مشخص برش دهید. قطر برش شمش اندازه ویفر را تعیین می کند. ویفرهای بزرگتر و نازک تر می توانند به واحدهای قابل استفاده تر تقسیم شوند که به کاهش هزینه های تولید کمک می کند. پس از برش شمش سیلیکون ، لازم است که علائم "ناحیه مسطح" یا "دندان" را روی برش ها اضافه کنید تا تنظیم جهت پردازش به عنوان یک استاندارد در مراحل بعدی تسهیل شود.

صیقل دادن به سطح ویفر

برش های به دست آمده از طریق فرآیند برش فوق "ویفرهای لخت" نامیده می شوند ، یعنی "ویفرهای خام". سطح ویفر برهنه ناهموار است و الگوی مدار را نمی توان مستقیماً روی آن چاپ کرد. بنابراین ، لازم است که ابتدا نقص سطح را از طریق فرآیندهای سنگ زنی و اچینگ شیمیایی از بین ببرید ، سپس صیقل دهید تا یک سطح صاف ایجاد شود و سپس آلاینده های باقیمانده را از طریق تمیز کردن از بین ببرد تا یک ویفر تمام شده با یک سطح تمیز بدست آید.

مرحله 2: اکسیداسیون

نقش فرآیند اکسیداسیون تشکیل یک فیلم محافظ بر روی سطح ویفر است. این ویفر را از ناخالصی های شیمیایی محافظت می کند ، از ورود نشت به مدار جلوگیری می کند ، از انتشار در هنگام کاشت یون جلوگیری می کند و از لغزش ویفر در حین اچ جلوگیری می کند.

اولین مرحله از فرآیند اکسیداسیون حذف ناخالصی ها و آلاینده ها است. برای از بین بردن مواد آلی ، ناخالصی های فلزی و تبخیر آب باقیمانده به چهار مرحله نیاز دارد. پس از تمیز کردن ، ویفر را می توان در یک محیط دمای بالا از 800 تا 1200 درجه سانتیگراد قرار داد و یک لایه دی اکسید سیلیکون (یعنی "اکسید") با جریان اکسیژن یا بخار روی سطح ویفر تشکیل می شود. اکسیژن از طریق لایه اکسید پخش می شود و با سیلیکون واکنش نشان می دهد تا یک لایه اکسید با ضخامت مختلف تشکیل شود و ضخامت آن پس از اتمام اکسیداسیون قابل اندازه گیری است.

اکسیداسیون خشک و اکسیداسیون مرطوب بسته به اکسیدان های مختلف در واکنش اکسیداسیون ، فرآیند اکسیداسیون حرارتی را می توان به اکسیداسیون خشک و اکسیداسیون مرطوب تقسیم کرد. اولی از اکسیژن خالص برای تولید یک لایه دی اکسید سیلیکون استفاده می کند ، که کند است اما لایه اکسید نازک و متراکم است. حالت دوم به بخار آب اکسیژن و بسیار محلول نیاز دارد ، که با سرعت رشد سریع مشخص می شود اما یک لایه محافظ نسبتاً ضخیم با چگالی کم است.

علاوه بر اکسیدان ، متغیرهای دیگری نیز وجود دارند که بر ضخامت لایه دی اکسید سیلیکون تأثیر می گذارد. اول ، ساختار ویفر ، نقص سطح آن و غلظت دوپینگ داخلی بر میزان تولید لایه اکسید تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، هرچه فشار و دمای تولید شده توسط تجهیزات اکسیداسیون بیشتر باشد ، لایه اکسید سریعتر تولید می شود. در طی فرآیند اکسیداسیون ، برای محافظت از ویفر و کاهش تفاوت در درجه اکسیداسیون نیز لازم است از یک ورق ساختگی با توجه به موقعیت ویفر در واحد استفاده شود.

مرحله 3: فوتولیتوگرافی

فوتولیتوگرافی این است که الگوی مدار را از طریق نور بر روی ویفر چاپ کنید. ما می توانیم آن را به عنوان ترسیم نقشه هواپیما مورد نیاز برای تولید نیمه هادی روی سطح ویفر درک کنیم. هرچه ظرافت الگوی مدار بیشتر باشد ، ادغام تراشه تمام شده ، که باید از طریق فناوری پیشرفته فوتولیتوگرافی حاصل شود. به طور خاص ، فوتولیتوگرافی را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: پوشش دهنده عکس ، قرار گرفتن در معرض و توسعه.

روکش

اولین مرحله از ترسیم مدار روی ویفر ، پوشیدن نورپردازی بر روی لایه اکسید است. Photoresist با تغییر خصوصیات شیمیایی خود ویفر را به "کاغذ عکس" تبدیل می کند. هرچه لایه نورپردازی روی سطح ویفر نازک تر باشد ، پوشش یکنواخت تر و الگویی که قابل چاپ است ظریف تر است. این مرحله را می توان با روش "پوشش چرخش" انجام داد. با توجه به تفاوت در واکنش پذیری نور (ماوراء بنفش) ، می توان نورپردازی ها را به دو نوع تقسیم کرد: مثبت و منفی. اولی پس از قرار گرفتن در معرض نور تجزیه و ناپدید می شود و الگوی منطقه نامشخص را ترک می کند ، در حالی که دومی پس از قرار گرفتن در معرض نور پلیمریزاسیون می شود و الگوی قسمت در معرض ظاهر می شود.

قرار گرفتن در معرض بیماری

پس از پوشیدن فیلم Photoresist روی ویفر ، چاپ مدار با کنترل قرار گرفتن در معرض نور می تواند تکمیل شود. این فرآیند "قرار گرفتن در معرض" نامیده می شود. ما می توانیم به صورت انتخابی از طریق تجهیزات قرار گرفتن در معرض نور عبور کنیم. هنگامی که نور از ماسک حاوی الگوی مدار عبور می کند ، می توان مدار را روی ویفر پوشانده شده با فیلم عکسبرداری در زیر چاپ کرد.

در طی فرایند قرار گرفتن در معرض ، هرچه الگوی چاپی ظریف تر باشد ، تراشه نهایی می تواند در آن قرار بگیرد ، که به بهبود راندمان تولید و کاهش هزینه هر مؤلفه کمک می کند. در این زمینه ، فناوری جدیدی که در حال حاضر توجه زیادی را به خود جلب می کند ، لیتوگرافی EUV است. LAM Research Group به طور مشترک یک فن آوری جدید Photoresist فیلم خشک را با شرکای استراتژیک ASML و IMEC توسعه داده است. این فناوری می تواند با بهبود وضوح (یک عامل اصلی در عرض تنظیم دقیق مدار) ، بهره وری و عملکرد فرآیند قرار گرفتن در معرض Lithography EUV را تا حد زیادی بهبود بخشد.

توسعه

مرحله بعد از قرار گرفتن در معرض اسپری توسعه دهنده روی ویفر ، هدف از بین بردن نورپردازی در ناحیه کشف نشده الگوی است ، به طوری که الگوی مدار چاپی را می توان آشکار کرد. پس از اتمام توسعه ، برای اطمینان از کیفیت نمودار مدار ، باید توسط تجهیزات مختلف اندازه گیری و میکروسکوپ های نوری بررسی شود.

مرحله 4: اچینگ

پس از اتمام فوتولیتوگرافی نمودار مدار روی ویفر ، از یک فرآیند اچینگ برای از بین بردن هر فیلم اضافی اکسید استفاده می شود و فقط نمودار مدار نیمه هادی را ترک می کند. برای انجام این کار ، از مایع ، گاز یا پلاسما برای از بین بردن قطعات اضافی انتخاب شده استفاده می شود. بسته به مواد مورد استفاده ، دو روش اصلی اچینگ وجود دارد: اچ کردن مرطوب با استفاده از یک محلول شیمیایی خاص برای واکنش شیمیایی برای از بین بردن فیلم اکسید و اچ کردن خشک با استفاده از گاز یا پلاسما.

اچینگ مرطوب

اچ کردن مرطوب با استفاده از محلول های شیمیایی برای حذف فیلم های اکسید مزایای کم هزینه ، سرعت اچ سریع و بهره وری بالا را دارد. با این حال ، اچ کردن مرطوب ایزوتروپیک است ، یعنی سرعت آن از هر جهت یکسان است. این امر باعث می شود ماسک (یا فیلم حساس) به طور کامل با فیلم اکسید اچ شده هماهنگ نشود ، بنابراین پردازش نمودارهای مدار بسیار خوب دشوار است.

اچینگ خشک

اچ کردن خشک را می توان به سه نوع مختلف تقسیم کرد. مورد اول اچینگ شیمیایی است که از گازهای اچینگ (عمدتا فلوراید هیدروژن) استفاده می کند. مانند اچ کردن مرطوب ، این روش ایزوتروپیک است ، به این معنی که برای اچ کردن خوب مناسب نیست.

روش دوم لکه گیری فیزیکی است که از یونها در پلاسما برای ضربه و از بین بردن لایه اکسید اضافی استفاده می کند. به عنوان یک روش اچینگ ناهمسانگرد ، اچ کردن لکه دار دارای میزان اچ کردن مختلف در جهت های افقی و عمودی است ، بنابراین ظرافت آن نیز بهتر از اچ شیمیایی است. با این حال ، ضرر این روش این است که سرعت اچینگ کند است زیرا کاملاً به واکنش جسمی ناشی از برخورد یونی متکی است.

آخرین روش سوم ، اتینگ یونی واکنش پذیر (RIE) است. RIE دو روش اول را ترکیب می کند ، یعنی در حالی که استفاده از پلاسما برای اچ فیزیکی یونیزاسیون ، اچ شیمیایی با کمک رادیکال های آزاد تولید شده پس از فعال شدن پلاسما انجام می شود. علاوه بر سرعت اچ بیش از دو روش اول ، ری می تواند از ویژگی های ناهمسانگرد یونها برای دستیابی به اچ الگوی با دقت بالا استفاده کند.

امروزه از اچ خشک به طور گسترده ای برای بهبود عملکرد مدارهای نیمه هادی خوب استفاده شده است. حفظ یکنواختی اچینگ کامل و افزایش سرعت اچینگ بسیار مهم است و پیشرفته ترین تجهیزات اچینگ خشک امروز از تولید پیشرفته ترین تراشه های منطق و حافظه با عملکرد بالاتر پشتیبانی می کند.

نیمه هادی Vetek یک تولید کننده حرفه ای چینی استپوشش کاربید Tantalum, پوشش کاربید سیلیکون, گرافیت خاص, سرامیک کاربید سیلیکونوتسرامیک های نیمه هادی دیگربشر نیمه هادی Vetek متعهد به ارائه راه حل های پیشرفته برای محصولات مختلف ویفر SIC برای صنعت نیمه هادی است.

اگر به محصولات فوق علاقه دارید ، لطفاً مستقیماً با ما تماس بگیرید.  

اوباش: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

ایمیل: anny@veteksemi.com