Isang kumpletong paliwanag ng proseso ng paggawa ng chip (1/2): mula sa wafer hanggang sa packaging at pagsubok

Ang paggawa ng bawat produktong semiconductor ay nangangailangan ng daan-daang proseso, at ang buong proseso ng pagmamanupaktura ay nahahati sa walong hakbang:pagpoproseso ng ostiya - oksihenasyon - photolithography - pag-ukit - manipis na film deposition - pagkakabit - pagsubok - packaging.

Hakbang 1:Pagproseso ng ostiya

Ang lahat ng mga proseso ng semiconductor ay nagsisimula sa isang butil ng buhangin! Dahil ang silicon na nakapaloob sa buhangin ay ang hilaw na materyal na kailangan upang makagawa ng mga ostiya. Ang mga wafer ay mga bilog na hiwa na pinutol mula sa iisang kristal na mga silindro na gawa sa silikon (Si) o gallium arsenide (GaAs). Upang kunin ang mga materyales na may mataas na kadalisayan, kinakailangan ang silica sand, isang espesyal na materyal na may nilalamang silikon dioxide na hanggang 95%, na siyang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng mga wafer. Ang pagpoproseso ng wafer ay ang proseso ng paggawa ng mga wafer sa itaas.

Ingot casting

Una, ang buhangin ay kailangang pinainit upang paghiwalayin ang carbon monoxide at silikon sa loob nito, at ang proseso ay paulit-ulit hanggang sa makuha ang ultra-high purity electronic grade silicon (EG-Si). Ang high-purity na silicon ay natutunaw sa likido at pagkatapos ay nagpapatigas sa isang kristal na solidong anyo, na tinatawag na "ingot", na siyang unang hakbang sa paggawa ng semiconductor.

Ang katumpakan ng pagmamanupaktura ng mga silicon ingot (silicon pillars) ay napakataas, na umaabot sa antas ng nanometer, at ang malawakang ginagamit na paraan ng pagmamanupaktura ay ang pamamaraang Czochralski.

Pagputol ng ingot

Matapos makumpleto ang nakaraang hakbang, kinakailangang putulin ang dalawang dulo ng ingot gamit ang isang diamond saw at pagkatapos ay i-cut ito sa manipis na mga hiwa ng isang tiyak na kapal. Tinutukoy ng diameter ng ingot slice ang laki ng wafer. Ang mas malaki at mas manipis na mga wafer ay maaaring hatiin sa mas magagamit na mga yunit, na tumutulong upang mabawasan ang mga gastos sa produksyon. Pagkatapos putulin ang silicon ingot, kinakailangang magdagdag ng "flat area" o "dent" na mga marka sa mga hiwa upang mapadali ang pagtatakda ng direksyon ng pagproseso bilang pamantayan sa mga susunod na hakbang.

Wafer ibabaw buli

Ang mga hiwa na nakuha sa proseso ng pagputol sa itaas ay tinatawag na "mga hubad na wafer", iyon ay, hindi naproseso na "raw wafers". Ang ibabaw ng hubad na wafer ay hindi pantay at ang pattern ng circuit ay hindi maaaring mai-print nang direkta dito. Samakatuwid, kinakailangan na alisin muna ang mga depekto sa ibabaw sa pamamagitan ng paggiling at mga proseso ng pag-ukit ng kemikal, pagkatapos ay polish upang bumuo ng isang makinis na ibabaw, at pagkatapos ay alisin ang mga natitirang contaminants sa pamamagitan ng paglilinis upang makakuha ng tapos na ostiya na may malinis na ibabaw.

Hakbang 2: Oksihenasyon

Ang papel ng proseso ng oksihenasyon ay upang bumuo ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng ostiya. Pinoprotektahan nito ang wafer mula sa mga chemical impurities, pinipigilan ang pagpasok ng leakage current sa circuit, pinipigilan ang diffusion sa panahon ng ion implantation, at pinipigilan ang wafer na dumulas sa panahon ng etching.

Ang unang hakbang ng proseso ng oksihenasyon ay ang pag-alis ng mga impurities at contaminants. Nangangailangan ito ng apat na hakbang upang alisin ang mga organikong bagay, mga dumi ng metal at sumingaw ang natitirang tubig. Pagkatapos ng paglilinis, ang wafer ay maaaring ilagay sa isang mataas na temperatura na kapaligiran na 800 hanggang 1200 degrees Celsius, at isang silicon dioxide (i.e. "oxide") layer ay nabuo sa pamamagitan ng daloy ng oxygen o singaw sa ibabaw ng wafer. Ang oxygen ay kumakalat sa pamamagitan ng oxide layer at tumutugon sa silicon upang bumuo ng isang oxide layer na may iba't ibang kapal, at ang kapal nito ay maaaring masukat pagkatapos makumpleto ang oksihenasyon.

Dry oxidation at wet oxidation Depende sa iba't ibang oxidant sa oxidation reaction, ang thermal oxidation na proseso ay maaaring nahahati sa dry oxidation at wet oxidation. Ang una ay gumagamit ng purong oxygen upang makagawa ng isang silicon dioxide layer, na mabagal ngunit ang oxide layer ay manipis at siksik. Ang huli ay nangangailangan ng parehong oxygen at mataas na natutunaw na singaw ng tubig, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mabilis na rate ng paglago ngunit isang medyo makapal na proteksiyon na layer na may mababang density.

Bilang karagdagan sa oxidant, may iba pang mga variable na nakakaapekto sa kapal ng silicon dioxide layer. Una, ang istraktura ng wafer, ang mga depekto sa ibabaw nito at ang panloob na konsentrasyon ng doping ay makakaapekto sa rate ng pagbuo ng layer ng oksido. Bilang karagdagan, mas mataas ang presyon at temperatura na nabuo ng kagamitan sa oksihenasyon, mas mabilis na mabubuo ang layer ng oxide. Sa panahon ng proseso ng oksihenasyon, kinakailangan ding gumamit ng dummy sheet ayon sa posisyon ng wafer sa yunit upang maprotektahan ang wafer at mabawasan ang pagkakaiba sa antas ng oksihenasyon.

Hakbang 3: Photolithography

Ang photolithography ay "i-print" ang pattern ng circuit papunta sa wafer sa pamamagitan ng liwanag. Maiintindihan natin ito bilang pagguhit ng plane map na kinakailangan para sa paggawa ng semiconductor sa ibabaw ng wafer. Kung mas mataas ang fineness ng circuit pattern, mas mataas ang integration ng natapos na chip, na dapat makamit sa pamamagitan ng advanced photolithography technology. Sa partikular, ang photolithography ay maaaring nahahati sa tatlong hakbang: coating photoresist, exposure at development.

Patong

Ang unang hakbang ng pagguhit ng isang circuit sa isang wafer ay ang pahiran ng photoresist sa layer ng oxide. Ginagawa ng Photoresist ang wafer bilang isang "papel ng larawan" sa pamamagitan ng pagbabago ng mga kemikal na katangian nito. Kung mas manipis ang photoresist layer sa ibabaw ng wafer, mas pare-pareho ang coating, at mas pino ang pattern na maaaring i-print. Ang hakbang na ito ay maaaring gawin sa pamamagitan ng paraan ng "spin coating". Ayon sa pagkakaiba sa liwanag (ultraviolet) reaktibiti, ang mga photoresist ay maaaring nahahati sa dalawang uri: positibo at negatibo. Ang una ay mabubulok at mawawala pagkatapos malantad sa liwanag, na iiwan ang pattern ng hindi nakalantad na lugar, habang ang huli ay magpo-polymerize pagkatapos malantad sa liwanag at lalabas ang pattern ng nakalantad na bahagi.

Pagkalantad

Matapos takpan ang photoresist film sa wafer, ang pag-print ng circuit ay maaaring kumpletuhin sa pamamagitan ng pagkontrol sa light exposure. Ang prosesong ito ay tinatawag na "exposure". Maaari naming piliing ipasa ang liwanag sa mga kagamitan sa pagkakalantad. Kapag ang ilaw ay dumaan sa maskara na naglalaman ng pattern ng circuit, maaaring i-print ang circuit sa wafer na pinahiran ng photoresist film sa ibaba.

Sa panahon ng proseso ng pagkakalantad, mas pino ang naka-print na pattern, mas maraming mga bahagi ang maaaring tanggapin ng panghuling chip, na tumutulong upang mapabuti ang kahusayan ng produksyon at mabawasan ang gastos ng bawat bahagi. Sa larangang ito, ang bagong teknolohiya na kasalukuyang nakakaakit ng pansin ay ang EUV lithography. Ang Lam Research Group ay sama-samang bumuo ng bagong dry film photoresist na teknolohiya kasama ang mga strategic partner na ASML at imec. Ang teknolohiyang ito ay maaaring lubos na mapabuti ang pagiging produktibo at ani ng EUV lithography exposure process sa pamamagitan ng pagpapabuti ng resolution (isang pangunahing salik sa fine-tuning circuit width).

Pag-unlad

Ang hakbang pagkatapos ng pagkakalantad ay i-spray ang developer sa wafer, ang layunin ay alisin ang photoresist sa walang takip na lugar ng pattern, upang maipakita ang pattern ng naka-print na circuit. Matapos makumpleto ang pag-unlad, kailangan itong suriin ng iba't ibang kagamitan sa pagsukat at optical microscope upang matiyak ang kalidad ng circuit diagram.

Hakbang 4: Pag-ukit

Matapos makumpleto ang photolithography ng circuit diagram sa wafer, isang proseso ng etching ang ginagamit upang alisin ang anumang labis na oxide film at iwanan lamang ang semiconductor circuit diagram. Upang gawin ito, ang likido, gas o plasma ay ginagamit upang alisin ang mga napiling labis na bahagi. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng pag-ukit, depende sa mga sangkap na ginamit: wet etching gamit ang isang partikular na kemikal na solusyon upang mag-react ng kemikal upang alisin ang oxide film, at dry etching gamit ang gas o plasma.

Basang ukit

Ang basang pag-ukit gamit ang mga kemikal na solusyon upang alisin ang mga oxide film ay may mga pakinabang ng mababang gastos, mabilis na bilis ng pag-ukit at mataas na produktibidad. Gayunpaman, ang wet etching ay isotropic, iyon ay, ang bilis nito ay pareho sa anumang direksyon. Dahil dito, ang mask (o sensitibong pelikula) ay hindi ganap na nakahanay sa nakaukit na oxide film, kaya mahirap iproseso ang napakahusay na circuit diagram.

Dry Etching

Ang dry etching ay maaaring nahahati sa tatlong magkakaibang uri. Ang una ay chemical etching, na gumagamit ng etching gases (pangunahin ang hydrogen fluoride). Tulad ng wet etching, ang pamamaraang ito ay isotropic, na nangangahulugang hindi ito angkop para sa fine etching.

Ang pangalawang paraan ay ang pisikal na sputtering, na gumagamit ng mga ions sa plasma upang maapektuhan at alisin ang labis na layer ng oxide. Bilang isang paraan ng anisotropic etching, ang sputtering etching ay may iba't ibang rate ng pag-ukit sa pahalang at patayong direksyon, kaya mas mahusay din ang pino nito kaysa sa chemical etching. Gayunpaman, ang kawalan ng pamamaraang ito ay ang bilis ng pag-ukit ay mabagal dahil ganap itong umaasa sa pisikal na reaksyon na dulot ng banggaan ng ion.

Ang huling ikatlong paraan ay reactive ion etching (RIE). Pinagsasama ng RIE ang unang dalawang pamamaraan, iyon ay, habang ginagamit ang plasma para sa pisikal na pag-ukit ng ionization, ang chemical etching ay isinasagawa sa tulong ng mga libreng radical na nabuo pagkatapos ng pag-activate ng plasma. Bilang karagdagan sa bilis ng pag-ukit na lumalampas sa unang dalawang pamamaraan, maaaring gamitin ng RIE ang mga anisotropic na katangian ng mga ion upang makamit ang high-precision pattern etching.

Ngayon, ang dry etching ay malawakang ginagamit upang mapabuti ang ani ng mga pinong semiconductor circuit. Ang pagpapanatili ng full-wafer etching uniformity at pagtaas ng bilis ng etching ay kritikal, at ang pinaka-advanced na dry etching equipment ngayon ay sumusuporta sa produksyon ng pinaka-advanced na logic at memory chips na may mas mataas na performance.

Ang VeTek Semiconductor ay isang propesyonal na tagagawa ng Chinese ngTantalum Carbide Patong, Silicon Carbide Patong, Espesyal na Graphite, Silicon Carbide CeramicsatIba pang Semiconductor Ceramics. Ang VeTek Semiconductor ay nakatuon sa pagbibigay ng mga advanced na solusyon para sa iba't ibang produkto ng SiC Wafer para sa industriya ng semiconductor.

Kung interesado ka sa mga produkto sa itaas, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa amin nang direkta.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Email: anny@veteksemi.com