Çip üretim sürecinin tam açıklaması (1/2): levhadan paketleme ve teste kadar

Her yarı iletken ürünün üretimi yüzlerce süreç gerektirir ve tüm üretim süreci sekiz adıma bölünmüştür:gofret işleme - oksidasyon - fotolitografi - gravür - ince film biriktirme - ara bağlantı - test - ambalajlama.

1. Adım:Gofret işleme

Tüm yarı iletken işlemler bir kum tanesiyle başlar! Çünkü kumun içerdiği silikon, gofret üretimi için gerekli olan hammaddedir. Gofretler, silikon (Si) veya galyum arsenitten (GaAs) yapılmış tek kristal silindirlerden kesilmiş yuvarlak dilimlerdir. Yüksek saflıkta silikon malzemeleri çıkarmak için, %95'e kadar silikon dioksit içeriğine sahip özel bir malzeme olan ve aynı zamanda gofret yapımının ana hammaddesi olan silis kumu gereklidir. Gofret işleme, yukarıdaki gofretlerin yapılma işlemidir.

Külçe dökümü

Öncelikle kumun içindeki karbon monoksit ve silikonun ayrılması için ısıtılması gerekiyor ve işlem, ultra yüksek saflıkta elektronik sınıf silikon (EG-Si) elde edilene kadar tekrarlanıyor. Yüksek saflıkta silikon sıvı halinde erir ve daha sonra yarı iletken imalatının ilk adımı olan "külçe" adı verilen tek kristal katı formda katılaşır.

Silikon külçelerin (silikon sütunlar) üretim hassasiyeti çok yüksek olup nanometre seviyesine ulaşmaktadır ve yaygın olarak kullanılan üretim yöntemi Czochralski yöntemidir.

Külçe kesme

Bir önceki adım tamamlandıktan sonra külçenin iki ucunu elmas testere ile kesip ardından belli kalınlıkta ince dilimler halinde kesmek gerekir. Külçe diliminin çapı gofretin boyutunu belirler. Daha büyük ve daha ince levhalar daha kullanışlı birimlere bölünebilir, bu da üretim maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olur. Silikon külçeyi kestikten sonra, sonraki adımlarda işlem yönünün standart olarak ayarlanmasını kolaylaştırmak için dilimlerin üzerine "düz alan" veya "düz alan" işaretlerinin eklenmesi gerekir.

Gofret yüzey parlatma

Yukarıdaki kesme işlemi ile elde edilen dilimlere "çıplak gofret" yani işlenmemiş "ham gofret" adı verilmektedir. Çıplak levhanın yüzeyi düzgün değildir ve devre deseni doğrudan üzerine basılamaz. Bu nedenle, temiz bir yüzeye sahip bitmiş bir gofret elde etmek için öncelikle taşlama ve kimyasal aşındırma işlemleriyle yüzey kusurlarının giderilmesi, ardından pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için cilalanması ve ardından temizleme yoluyla kalan kirleticilerin giderilmesi gerekir.

Adım 2: Oksidasyon

Oksidasyon işleminin rolü, levhanın yüzeyinde koruyucu bir film oluşturmaktır. Plakayı kimyasal kirliliklerden korur, kaçak akımın devreye girmesini önler, iyon implantasyonu sırasında difüzyonu önler ve aşındırma sırasında plakanın kaymasını önler.

Oksidasyon işleminin ilk adımı yabancı maddeleri ve kirletici maddeleri uzaklaştırmaktır. Organik maddeyi, metal safsızlıklarını gidermek ve kalan suyu buharlaştırmak için dört adım gerekir. Temizlendikten sonra, levha 800 ila 1200 santigrat derecelik yüksek sıcaklıktaki bir ortama yerleştirilebilir ve levhanın yüzeyinde oksijen veya buhar akışıyla bir silikon dioksit (yani "oksit") tabakası oluşturulur. Oksijen oksit tabakasından yayılır ve silikonla reaksiyona girerek değişen kalınlıkta bir oksit tabakası oluşturur ve oksidasyon tamamlandıktan sonra kalınlığı ölçülebilir.

Kuru oksidasyon ve ıslak oksidasyon Oksidasyon reaksiyonundaki farklı oksidanlara bağlı olarak termal oksidasyon işlemi, kuru oksidasyon ve ıslak oksidasyon olarak ikiye ayrılabilir. İlki, yavaş fakat oksit tabakası ince ve yoğun olan bir silikon dioksit tabakası üretmek için saf oksijen kullanır. İkincisi, hem oksijen hem de yüksek oranda çözünür su buharı gerektirir; bu, hızlı bir büyüme oranıyla karakterize edilir, ancak düşük yoğunluklu nispeten kalın bir koruyucu tabaka ile karakterize edilir.

Oksidantın yanı sıra silikon dioksit tabakasının kalınlığını etkileyen başka değişkenler de vardır. Birincisi, levhanın yapısı, yüzey kusurları ve iç katkı konsantrasyonu, oksit tabakası oluşum hızını etkileyecektir. Ayrıca oksidasyon ekipmanının ürettiği basınç ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa oksit tabakası da o kadar hızlı üretilecektir. Oksidasyon işlemi sırasında, gofreti korumak ve oksidasyon derecesi farkını azaltmak için, gofretin ünite içindeki konumuna göre kukla tabaka kullanılması da gereklidir.

Adım 3: Fotolitografi

Fotolitografi, devre desenini ışık aracılığıyla levha üzerine "basmaktır". Bunu, yarı iletken üretimi için gerekli olan düzlem haritasının levha yüzeyine çizilmesi olarak anlayabiliriz. Devre modelinin inceliği ne kadar yüksek olursa, gelişmiş fotolitografi teknolojisiyle elde edilmesi gereken bitmiş çipin entegrasyonu da o kadar yüksek olur. Spesifik olarak, fotolitografi üç aşamaya ayrılabilir: fotorezist kaplama, maruz kalma ve geliştirme.

Kaplama

Bir levha üzerine devre çizmenin ilk adımı, fotorezisti oksit tabakası üzerine kaplamaktır. Fotorezist, gofretin kimyasal özelliklerini değiştirerek "fotoğraf kağıdı" haline getirir. Plakanın yüzeyindeki fotorezist katman ne kadar ince olursa, kaplama o kadar düzgün olur ve basılabilecek desen de o kadar ince olur. Bu adım "döndürerek kaplama" yöntemiyle yapılabilir. Işık (ultraviyole) reaktivitesindeki farklılığa göre fotorezistler iki türe ayrılabilir: pozitif ve negatif. İlki ışığa maruz kaldıktan sonra ayrışıp kaybolacak ve maruz kalmayan alanın desenini bırakacak, ikincisi ise ışığa maruz kaldıktan sonra polimerleşecek ve açıkta kalan kısmın deseninin ortaya çıkmasını sağlayacak.

Maruziyet

Fotorezist film levhanın üzerine kaplandıktan sonra, ışığa maruz kalma kontrol edilerek devre baskısı tamamlanabilir. Bu sürece "maruz kalma" denir. Işığı seçici olarak pozlama ekipmanından geçirebiliriz. Işık, devre desenini içeren maskeden geçtiğinde devre, aşağıdaki fotorezist filmle kaplanmış levha üzerine basılabilir.

Pozlama işlemi sırasında, basılan desen ne kadar ince olursa, son çipte o kadar fazla bileşen barındırılabilir, bu da üretim verimliliğinin artırılmasına ve her bileşenin maliyetinin azaltılmasına yardımcı olur. Bu alanda şu sıralar en çok ilgi gören yeni teknoloji EUV litografidir. Lam Araştırma Grubu, stratejik ortakları ASML ve imec ile birlikte yeni bir kuru film fotorezist teknolojisi geliştirdi. Bu teknoloji, çözünürlüğü (devre genişliğinin ince ayarında önemli bir faktör) geliştirerek EUV litografi pozlama işleminin üretkenliğini ve verimini büyük ölçüde artırabilir.

Gelişim

Maruziyetten sonraki adım, geliştiriciyi levha üzerine püskürtmektir; amaç, desenin kaplanmamış alanındaki fotorezisti kaldırmaktır, böylece baskılı devre deseni ortaya çıkarılabilir. Geliştirme tamamlandıktan sonra devre şemasının kalitesinden emin olmak için çeşitli ölçüm ekipmanları ve optik mikroskoplar ile kontrol edilmesi gerekir.

Adım 4: Dağlama

Devre şemasının fotolitografisi levha üzerinde tamamlandıktan sonra, fazla oksit filmi çıkarmak ve yalnızca yarı iletken devre şemasını bırakmak için bir dağlama işlemi kullanılır. Bunun için seçilen fazla parçaların uzaklaştırılması amacıyla sıvı, gaz veya plazma kullanılır. Kullanılan maddelere bağlı olarak iki ana aşındırma yöntemi vardır: oksit filmini çıkarmak için kimyasal olarak reaksiyona girmek üzere belirli bir kimyasal çözelti kullanılarak ıslak aşındırma ve gaz veya plazma kullanılarak kuru aşındırma.

Islak gravür

Oksit filmlerini çıkarmak için kimyasal çözeltiler kullanan ıslak aşındırma, düşük maliyet, hızlı aşındırma hızı ve yüksek üretkenlik gibi avantajlara sahiptir. Ancak ıslak aşındırma izotropiktir, yani hızı her yönde aynıdır. Bu, maskenin (veya hassas filmin) kazınmış oksit filmle tamamen hizalanmamasına neden olur, dolayısıyla çok ince devre şemalarının işlenmesi zordur.

Kuru Dağlama

Kuru aşındırma üç farklı türe ayrılabilir. Bunlardan ilki, aşındırma gazlarının (çoğunlukla hidrojen florür) kullanıldığı kimyasal aşındırmadır. Islak aşındırma gibi bu yöntem de izotropiktir, yani ince aşındırma için uygun değildir.

İkinci yöntem, aşırı oksit tabakasını etkilemek ve çıkarmak için plazmadaki iyonları kullanan fiziksel püskürtmedir. Anizotropik bir aşındırma yöntemi olarak püskürtmeli aşındırma, yatay ve dikey yönlerde farklı aşındırma hızlarına sahiptir, dolayısıyla inceliği de kimyasal dağlamadan daha iyidir. Ancak bu yöntemin dezavantajı, tamamen iyon çarpışmasının neden olduğu fiziksel reaksiyona bağlı olması nedeniyle aşındırma hızının yavaş olmasıdır.

Son üçüncü yöntem reaktif iyon aşındırmadır (RIE). RIE ilk iki yöntemi birleştirir, yani iyonizasyon fiziksel aşındırma için plazma kullanılırken, plazma aktivasyonundan sonra üretilen serbest radikallerin yardımıyla kimyasal aşındırma gerçekleştirilir. İlk iki yöntemi aşan aşındırma hızına ek olarak RIE, yüksek hassasiyetli desen aşındırma elde etmek için iyonların anizotropik özelliklerini kullanabilir.

Günümüzde kuru dağlama, ince yarı iletken devrelerin verimini arttırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Tam levha aşındırma tekdüzeliğini korumak ve aşındırma hızını artırmak kritik öneme sahiptir ve günümüzün en gelişmiş kuru aşındırma ekipmanı, daha yüksek performansa sahip en gelişmiş mantık ve bellek yongalarının üretimini desteklemektedir.

VeTek Semiconductor profesyonel bir Çinli üreticidir.Tantal Karbür Kaplama, Silisyum Karbür Kaplama, Özel Grafit, Silisyum Karbür SeramiklerVeDiğer Yarı İletken Seramikler. VeTek Semiconductor, yarı iletken endüstrisi için çeşitli SiC Gofret ürünlerine yönelik gelişmiş çözümler sunmaya kendini adamıştır.

Yukarıdaki ürünlerle ilgileniyorsanız, lütfen doğrudan bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.  

Mobil: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E-posta: anny@veteksemi.com