У 2020 році в усьому світі було вироблено понад трильйон мікросхем, що дорівнює 130 мікросхемам, якими володіє та користується кожна людина на планеті.Проте, незважаючи на це, останній дефіцит мікросхем продовжує показувати, що це число ще не досягло своєї верхньої межі.
Незважаючи на те, що чіпи вже можна виробляти в таких великих масштабах, виробництво їх не є легким завданням.Процес виробництва чіпів складний, і сьогодні ми розглянемо шість найважливіших етапів: осадження, покриття фоторезистом, літографія, травлення, іонна імплантація та пакування.
осадження
Етап осадження починається з пластини, яка вирізається з кремнієвого циліндра з чистотою 99,99% (також називається «кремнієвий злиток») і полірується до надзвичайно гладкої поверхні, а потім наноситься тонка плівка провідника, ізолятора або напівпровідникового матеріалу. на пластину, залежно від структурних вимог, щоб на ній можна було надрукувати перший шар.Цей важливий крок часто називають «осадженням».
Оскільки чіпи стають все меншими і меншими, друк візерунків на пластинах стає складнішим.Досягнення в осадженні, травленні та літографії є ключовими для того, щоб чіпи ставали все меншими і, таким чином, сприяли продовженню закону Мура.Це включає в себе інноваційні методи, які використовують нові матеріали для більш точного процесу осадження.
Фоторезистне покриття
Потім пластини покривають світлочутливим матеріалом, який називається «фоторезистом» (також називається «фоторезистом»).Існує два види фоторезистів – «позитивні фоторезисти» і «негативні фоторезисти».
Основна відмінність між позитивними та негативними фоторезистами полягає в хімічній структурі матеріалу та в тому, як фоторезист реагує на світло.У випадку позитивних фоторезистів ділянка, піддана УФ-світлу, змінює структуру та стає більш розчинною, таким чином готуючи її до травлення та осадження.З іншого боку, негативні фоторезисти полімеризуються на ділянках, що піддаються впливу світла, що ускладнює їх розчинення.Позитивні фоторезисти найчастіше використовуються у виробництві напівпровідників, оскільки вони можуть досягти вищої роздільної здатності, що робить їх кращим вибором для стадії літографії.Зараз у світі існує низка компаній, які виробляють фоторезисти для виробництва напівпровідників.
Фотолітографія
Фотолітографія має вирішальне значення в процесі виробництва мікросхем, оскільки вона визначає, наскільки малими можуть бути транзистори на мікросхемі.На цьому етапі пластини поміщають у фотолітографічну машину та піддають впливу глибокого ультрафіолетового світла.Багато разів вони в тисячі разів менші за піщинку.
Світло проектується на пластину через «пластинку-маску», а літографічна оптика (лінза системи DUV) стискається та фокусує розроблений малюнок схеми на пластині-масці на фоторезист на пластині.Як описано раніше, коли світло потрапляє на фоторезист, відбувається хімічна зміна, яка віддруковує візерунок маски на покритті фоторезисту.
Отримати правильний візерунок – це складне завдання, оскільки в процесі можливі інтерференція частинок, заломлення та інші фізичні чи хімічні дефекти.Ось чому інколи нам потрібно оптимізувати остаточний шаблон експозиції, спеціально виправляючи візерунок на масці, щоб надрукований візерунок виглядав так, як ми хочемо.Наша система використовує «обчислювальну літографію», щоб об’єднати алгоритмічні моделі з даними літографічної машини та тестових пластин для створення дизайну маски, який повністю відрізняється від остаточної моделі експозиції, але це те, чого ми хочемо досягти, оскільки це єдиний спосіб отримати бажаний шаблон експозиції.
Офорт
Наступним кроком є видалення пошкодженого фоторезиста, щоб виявити потрібний малюнок.Під час процесу «травлення» пластина випікається та проявляється, а частина фоторезисту змивається, щоб виявити 3D візерунок з відкритим каналом.Процес травлення повинен формувати провідні елементи точно і послідовно, не порушуючи загальну цілісність і стабільність структури мікросхеми.Удосконалені методи травлення дозволяють виробникам чіпів використовувати подвійні, четверні та розпірні візерунки для створення крихітних розмірів сучасних дизайнів чіпів.
Як і фоторезисти, травлення ділиться на «сухе» і «мокре».Під час сухого травлення використовується газ для визначення візерунка на пластині.Вологе травлення використовує хімічні методи очищення пластини.
Мікросхема має десятки шарів, тому травлення потрібно ретельно контролювати, щоб уникнути пошкодження нижніх шарів багатошарової структури мікросхеми.Якщо метою травлення є створення порожнини в структурі, необхідно переконатися, що глибина порожнини є правильною.Деякі конструкції мікросхем із до 175 шарами, наприклад 3D NAND, роблять етап травлення особливо важливим і складним.
Іонна ін'єкція
Після того, як візерунок вигравіруваний на пластині, пластина бомбардується позитивними або негативними іонами, щоб налаштувати провідні властивості частини малюнка.Як матеріал для пластин, вихідний кремній не є ні ідеальним ізолятором, ні ідеальним провідником.Провідні властивості кремнію знаходяться десь посередині.
Спрямування заряджених іонів у кристал кремнію, щоб можна було контролювати потік електроенергії для створення електронних перемикачів, які є основними будівельними блоками чіпа, транзисторів, називається «іонізацією», також відомою як «іонна імплантація».Після іонізації шару залишки фоторезисту, що використовувалися для захисту непротравленої ділянки, видаляють.
Упаковка
Щоб створити чіп на пластині, потрібні тисячі кроків, а від проектування до виробництва потрібно більше трьох місяців.Для видалення стружки з пластини її розрізають на окремі стружки за допомогою алмазної пилки.Ці мікросхеми, які називаються «голими матрицями», виділяються з 12-дюймової пластини, найбільш поширеного розміру, який використовується у виробництві напівпровідників, і оскільки розміри мікросхем різняться, деякі пластини можуть містити тисячі мікросхем, тоді як інші містять лише кілька десяток.
Потім ці оголені пластини поміщаються на «підкладку» — підкладку, яка використовує металеву фольгу для спрямування вхідних і вихідних сигналів від оголеної пластини до решти системи.Потім його накривають «тепловідвідником», невеликим плоским металевим захисним контейнером, що містить охолоджуючу рідину, щоб чіп залишався холодним під час роботи.
профіль компанії
Компанія Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. виробляє та експортує різноманітні невеликі машини для збирання та розміщення з 2010 року. Використовуючи переваги нашого власного багатого досвіду досліджень і розробок, добре навченого виробництва, NeoDen завойовує чудову репутацію серед клієнтів у всьому світі.
з глобальною присутністю в понад 130 країнах, чудовою продуктивністю, високою точністю та надійністю NeoDenПНП машинироблять їх ідеальними для досліджень і розробок, професійного прототипування та мало- та середньосерійного виробництва.Ми надаємо професійне рішення для обладнання SMT.
Додати: No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, China
Телефон: 86-571-26266266
Час публікації: 24 квітня 2022 р