ຄໍາອະທິບາຍຄົບຖ້ວນສົມບູນຂອງຂະບວນການຜະລິດຊິບ (1/2): ຈາກ wafer ກັບການຫຸ້ມຫໍ່ແລະການທົດສອບ

ການຜະລິດແຕ່ລະຜະລິດຕະພັນ semiconductor ຕ້ອງການຫຼາຍຮ້ອຍຂະບວນການ, ແລະຂະບວນການຜະລິດທັງຫມົດແບ່ງອອກເປັນແປດຂັ້ນຕອນ:ການປຸງແຕ່ງ wafer - ການຜຸພັງ - photolithography - ຮອຍຂີດຂ່ວນ - ແຜ່ນບາງ - ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນ - ການທົດສອບ - ການຫຸ້ມຫໍ່.

ຂັ້ນຕອນທີ 1:ການປຸງແຕ່ງ wafer

ຂະບວນການ semiconductor ທັງຫມົດເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍເມັດຊາຍ! ເນື່ອງຈາກວ່າຊິລິໂຄນທີ່ມີຢູ່ໃນດິນຊາຍແມ່ນວັດຖຸດິບທີ່ຈໍາເປັນໃນການຜະລິດ wafers. wafers ເປັນຕ່ອນມົນຕັດຈາກກະບອກ crystal ດຽວທີ່ເຮັດດ້ວຍ silicon (Si) ຫຼື gallium arsenide (GaAs). ເພື່ອສະກັດເອົາວັດສະດຸຊິລິໂຄນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ດິນຊາຍ silica, ວັດສະດຸພິເສດທີ່ມີປະລິມານຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊເຖິງ 95%, ຍັງເປັນວັດຖຸດິບຕົ້ນຕໍສໍາລັບການເຮັດ wafers. ການປຸງແຕ່ງ wafer ແມ່ນຂະບວນການເຮັດ wafers ຂ້າງເທິງ.

Ingot ການຫລໍ່

ກ່ອນອື່ນ ໝົດ, ດິນຊາຍຕ້ອງໄດ້ຮັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເພື່ອແຍກທາດຄາບອນໂມໂນໄຊແລະຊິລິໂຄນໃນນັ້ນ, ແລະຂະບວນການດັ່ງກ່າວຈະຖືກເຮັດຊ້ໍາອີກຈົນກ່ວາຊິລິໂຄນຊັ້ນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ (EG-Si) ໄດ້. ຊິລິໂຄນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງລະລາຍເຂົ້າໄປໃນຂອງແຫຼວແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເຮັດໃຫ້ເປັນກ້ອນດຽວຂອງແຂງ, ເອີ້ນວ່າ "ingot", ເຊິ່ງເປັນຂັ້ນຕອນທໍາອິດໃນການຜະລິດ semiconductor.

ຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການຜະລິດຊິລິໂຄນ (ເສົາຫຼັກຊິລິໂຄນ) ແມ່ນສູງຫຼາຍ, ເຖິງລະດັບ nanometer, ແລະວິທີການຜະລິດທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງແມ່ນວິທີການ Czochralski.

ການ​ຕັດ ingot

ຫຼັງຈາກຂັ້ນຕອນທີ່ຜ່ານມາສໍາເລັດ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຕັດສອງສົ້ນຂອງ ingot ອອກດ້ວຍ saw ເພັດ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຕັດມັນເຂົ້າໄປໃນບາງໆບາງໆທີ່ມີຄວາມຫນາທີ່ແນ່ນອນ. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຕ່ອນ ingot ກໍານົດຂະຫນາດຂອງ wafer ໄດ້. wafers ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະບາງກວ່າສາມາດແບ່ງອອກເປັນຫນ່ວຍງານທີ່ມີປະໂຫຍດຫຼາຍ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດ. ຫຼັງຈາກຕັດແຜ່ນຊິລິໂຄນແລ້ວ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເພີ່ມເຄື່ອງຫມາຍ "ພື້ນທີ່ຮາບພຽງ" ຫຼື "ແຂ້ວ" ເທິງຊິ້ນເພື່ອຄວາມສະດວກໃນການກໍານົດທິດທາງການປຸງແຕ່ງເປັນມາດຕະຖານໃນຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ.

Wafer ຂັດຜິວ

ຕ່ອນທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຜ່ານຂະບວນການຕັດຂ້າງເທິງນີ້ເອີ້ນວ່າ "wafers ເປົ່າ", ນັ້ນແມ່ນ, ບໍ່ໄດ້ປຸງແຕ່ງ "wafers ດິບ". ດ້ານຂອງ wafer ເປົ່າແມ່ນບໍ່ສະເຫມີພາບແລະຮູບແບບວົງຈອນບໍ່ສາມາດພິມໄດ້ໂດຍກົງໃສ່ມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ທໍາອິດ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ກໍາຈັດຄວາມບົກຜ່ອງຂອງພື້ນຜິວໂດຍຜ່ານຂະບວນການຂັດແລະສານເຄມີ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຂັດເພື່ອໃຫ້ເປັນພື້ນຜິວລຽບ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເອົາສິ່ງປົນເປື້ອນທີ່ຕົກຄ້າງອອກໂດຍຜ່ານການທໍາຄວາມສະອາດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ wafer ສໍາເລັດຮູບທີ່ມີພື້ນຜິວທີ່ສະອາດ.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 2​: Oxidation​

ບົດບາດຂອງຂະບວນການຜຸພັງແມ່ນການສ້າງຮູບເງົາປ້ອງກັນຢູ່ດ້ານຂອງ wafer. ມັນປົກປ້ອງ wafer ຈາກຄວາມບໍ່ສະອາດຂອງສານເຄມີ, ປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼຈາກການເຂົ້າໄປໃນວົງຈອນ, ປ້ອງກັນການແຜ່ກະຈາຍໃນລະຫວ່າງການຝັງ ion, ແລະປ້ອງກັນ wafer ຈາກ slipping ໃນລະຫວ່າງການ etching.

ຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງຂະບວນການ oxidation ແມ່ນເພື່ອເອົາ impurities ແລະສິ່ງປົນເປື້ອນ. ມັນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີສີ່ຂັ້ນຕອນເພື່ອເອົາສານອິນຊີ, ຄວາມເປື້ອນຂອງໂລຫະແລະນ້ໍາທີ່ຕົກຄ້າງ evaporate. ຫຼັງຈາກການເຮັດຄວາມສະອາດ, wafer ສາມາດຖືກຈັດໃສ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງຂອງ 800 ຫາ 1200 ອົງສາເຊນຊຽດ, ແລະຊັ້ນຂອງຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊ (i.e. "ອອກໄຊ") ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການໄຫຼຂອງອົກຊີເຈນຫຼືໄອນ້ໍາຢູ່ດ້ານຂອງ wafer. ອົກຊີເຈນກະຈາຍຜ່ານຊັ້ນຜຸພັງແລະປະຕິກິລິຍາກັບຊິລິໂຄນເພື່ອສ້າງເປັນຊັ້ນຜຸພັງທີ່ມີຄວາມຫນາແຕກຕ່າງກັນ, ແລະຄວາມຫນາຂອງມັນສາມາດວັດແທກໄດ້ຫຼັງຈາກການຜຸພັງສໍາເລັດ.

ການຜຸພັງແຫ້ງແລະການຜຸພັງປຽກແມ່ນຂຶ້ນກັບສານຜຸພັງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຕິກິຣິຍາຜຸພັງ, ຂະບວນການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນສາມາດແບ່ງອອກເປັນ oxidation ແຫ້ງແລະການຜຸພັງປຽກ. ອະດີດໃຊ້ອົກຊີເຈນທີ່ບໍລິສຸດເພື່ອຜະລິດຊັ້ນຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊ, ເຊິ່ງຊ້າແຕ່ຊັ້ນອອກໄຊແມ່ນບາງແລະຫນາແຫນ້ນ. ສຸດທ້າຍຕ້ອງການອົກຊີເຈນແລະອາຍນ້ໍາທີ່ລະລາຍສູງ, ເຊິ່ງມີລັກສະນະການຂະຫຍາຍຕົວໄວແຕ່ເປັນຊັ້ນປ້ອງກັນທີ່ຂ້ອນຂ້າງຫນາທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຕ່ໍາ.

ນອກເຫນືອໄປຈາກການຜຸພັງ, ຍັງມີຕົວແປອື່ນໆທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນຂອງຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊ. ຫນ້າທໍາອິດ, ໂຄງສ້າງຂອງ wafer, ຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານຫນ້າຂອງມັນແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ພາຍໃນຈະມີຜົນກະທົບຕໍ່ອັດຕາການຜະລິດຊັ້ນ oxide. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມກົດດັນແລະອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນໂດຍອຸປະກອນການຜຸພັງ, ຊັ້ນ oxide ຈະຜະລິດໄວຂຶ້ນ. ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການຜຸພັງ, ມັນຍັງຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ແຜ່ນ dummy ຕາມຕໍາແຫນ່ງຂອງ wafer ໃນຫນ່ວຍງານເພື່ອປ້ອງກັນ wafer ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຕກຕ່າງໃນລະດັບການຜຸພັງ.

ຂັ້ນຕອນທີ 3: Photolithography

Photolithography ແມ່ນເພື່ອ "ພິມ" ຮູບແບບວົງຈອນໃສ່ wafer ຜ່ານແສງສະຫວ່າງ. ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈວ່າມັນເປັນການແຕ້ມແຜນທີ່ຍົນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການຜະລິດ semiconductor ເທິງຫນ້າດິນຂອງ wafer ໄດ້. ຄວາມດີຂອງຮູບແບບວົງຈອນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ການເຊື່ອມໂຍງຂອງຊິບສໍາເລັດຮູບຈະສູງຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຮັບການບັນລຸໂດຍຜ່ານເຕັກໂນໂລຢີ photolithography ກ້າວຫນ້າ. ໂດຍສະເພາະ, photolithography ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມຂັ້ນຕອນ: ການເຄືອບ photoresist, exposure ແລະການພັດທະນາ.

ການເຄືອບ

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທໍາ​ອິດ​ຂອງ​ການ​ແຕ້ມ​ຮູບ​ວົງ​ຈອນ​ກ່ຽວ​ກັບ wafer ເປັນ​ການ​ເຄືອບ photoresist ໃນ​ຊັ້ນ oxide ໄດ້​. Photoresist ເຮັດໃຫ້ wafer ເປັນ "ເຈ້ຍຮູບ" ໂດຍການປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດທາງເຄມີຂອງມັນ. ຊັ້ນ photoresist ເທິງພື້ນຜິວຂອງ wafer ອ່ອນກວ່າ, ການເຄືອບແມ່ນມີຄວາມເປັນເອກະພາບຫຼາຍ, ແລະຮູບແບບທີ່ສາມາດພິມອອກໄດ້ດີກວ່າ. ຂັ້ນຕອນນີ້ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍວິທີການ "spin coating". ອີງຕາມຄວາມແຕກຕ່າງຂອງປະຕິກິລິຍາຂອງແສງ (ultraviolet), photoresists ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດ: ບວກແລະລົບ. ອະດີດຈະເນົ່າເປື່ອຍແລະຫາຍໄປຫຼັງຈາກການສໍາຜັດກັບແສງສະຫວ່າງ, ເຮັດໃຫ້ຮູບແບບຂອງພື້ນທີ່ບໍ່ຖືກເປີດເຜີຍ, ໃນຂະນະທີ່ສິ່ງສຸດທ້າຍຈະ polymerize ຫຼັງຈາກການສໍາຜັດກັບແສງສະຫວ່າງແລະເຮັດໃຫ້ຮູບແບບຂອງສ່ວນທີ່ຖືກເປີດເຜີຍ.

​ການ​ສຳ​ຜັດ​ເຊື້ອ

ຫຼັງຈາກຮູບເງົາ photoresist ໄດ້ຖືກປົກຫຸ້ມຢູ່ໃນ wafer, ການພິມວົງຈອນສາມາດໄດ້ຮັບການສໍາເລັດໂດຍການຄວບຄຸມການ exposure ແສງສະຫວ່າງ. ຂະບວນການນີ້ເອີ້ນວ່າ "ການເປີດເຜີຍ". ພວກເຮົາສາມາດເລືອກແສງສະຫວ່າງຜ່ານອຸປະກອນການສໍາຜັດ. ເມື່ອແສງສະຫວ່າງຜ່ານຫນ້າກາກທີ່ມີຮູບແບບວົງຈອນ, ວົງຈອນສາມາດຖືກພິມອອກໃນ wafer ເຄືອບດ້ວຍຮູບເງົາ photoresist ຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການສໍາຜັດ, ຮູບແບບການພິມທີ່ລະອຽດກວ່າ, ອົງປະກອບເພີ່ມເຕີມຂອງຊິບສຸດທ້າຍສາມາດຮອງຮັບໄດ້, ເຊິ່ງຊ່ວຍປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງແຕ່ລະອົງປະກອບ. ໃນຂົງເຂດນີ້, ເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ທີ່ກໍາລັງດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍແມ່ນ EUV lithography. ກຸ່ມຄົ້ນຄ້ວາ Lam ໄດ້ຮ່ວມກັນພັດທະນາເທກໂນໂລຍີ photoresist ຮູບເງົາແຫ້ງໃຫມ່ກັບຄູ່ຮ່ວມງານຍຸດທະສາດ ASML ແລະ imec. ເທກໂນໂລຍີນີ້ສາມາດປັບປຸງການຜະລິດແລະຜົນຜະລິດຂອງຂະບວນການສໍາຜັດກັບ EUV lithography ໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍການປັບປຸງຄວາມລະອຽດ (ເປັນປັດໃຈສໍາຄັນໃນຄວາມກວ້າງຂອງວົງຈອນປັບ).

ການພັດທະນາ

ຂັ້ນຕອນຫຼັງຈາກການສໍາຜັດແມ່ນເພື່ອສີດນັກພັດທະນາໃສ່ wafer, ຈຸດປະສົງແມ່ນເພື່ອເອົາ photoresist ຢູ່ໃນພື້ນທີ່ທີ່ບໍ່ເປີດເຜີຍຂອງຮູບແບບ, ດັ່ງນັ້ນຮູບແບບວົງຈອນພິມສາມາດເປີດເຜີຍໄດ້. ຫຼັງຈາກການພັດທະນາສໍາເລັດ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ກວດກາອຸປະກອນການວັດແທກຕ່າງໆແລະກ້ອງຈຸລະທັດ optical ເພື່ອຮັບປະກັນຄຸນນະພາບຂອງແຜນວາດວົງຈອນ.

Step 4: Etching

ຫຼັງຈາກ photolithography ຂອງແຜນວາດວົງຈອນໄດ້ຖືກສໍາເລັດໃນ wafer, ຂະບວນການ etching ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເອົາຮູບເງົາອອກໄຊເກີນໃດໆແລະປ່ອຍໃຫ້ພຽງແຕ່ແຜນວາດວົງຈອນ semiconductor. ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ທາດແຫຼວ, ອາຍແກັສຫຼື plasma ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເອົາສ່ວນເກີນທີ່ເລືອກ. ມີສອງວິທີການຕົ້ນຕໍຂອງການ etching, ຂຶ້ນກັບສານທີ່ນໍາໃຊ້: etching ປຽກໂດຍນໍາໃຊ້ການແກ້ໄຂສານເຄມີສະເພາະໃດຫນຶ່ງເພື່ອປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີທີ່ຈະເອົາຮູບເງົາອອກໄຊ, ແລະການ etching ແຫ້ງໂດຍໃຊ້ອາຍແກັສຫຼື plasma.

ຮອຍແຕກປຽກ

ຮອຍຂີດຂ່ວນ ປຽກໂດຍນໍາໃຊ້ວິທີແກ້ໄຂເຄມີເພື່ອເອົາຮູບເງົາ oxide ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ຄວາມໄວ etching ໄວແລະຜົນຜະລິດສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, etching ຊຸ່ມແມ່ນ isotropic, ນັ້ນແມ່ນ, ຄວາມໄວຂອງມັນແມ່ນຄືກັນໃນທິດທາງໃດ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ຫນ້າກາກ (ຫຼືຟິມທີ່ລະອຽດອ່ອນ) ບໍ່ສອດຄ່ອງຢ່າງສົມບູນກັບແຜ່ນ oxide etched, ສະນັ້ນມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະປະມວນຜົນແຜນວາດວົງຈອນລະອຽດຫຼາຍ.

ການປັກແສ່ວແຫ້ງ

ການແກະສະຫຼັກແຫ້ງສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ. ທໍາອິດແມ່ນ etching ສານເຄມີ, ເຊິ່ງໃຊ້ etching gases (ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ hydrogen fluoride). ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການແກະສະຫລັກປຽກ, ວິທີການນີ້ແມ່ນ isotropic, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມັນບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການ etching ລະອຽດ.

ວິທີທີສອງແມ່ນ sputtering ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ, ເຊິ່ງໃຊ້ ions ໃນ plasma ເພື່ອຜົນກະທົບແລະເອົາຊັ້ນອອກໄຊເກີນ. ໃນຖານະເປັນວິທີການ anisotropic etching, sputtering etching ມີອັດຕາການ etching ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນທິດທາງອອກຕາມລວງນອນແລະຕັ້ງ, ສະນັ້ນການລະອຽດຂອງມັນຍັງດີກວ່າ etching ສານເຄມີ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຂໍ້ເສຍຂອງວິທີການນີ້ແມ່ນວ່າຄວາມໄວ etching ແມ່ນຊ້າເນື່ອງຈາກວ່າມັນອີງໃສ່ທັງຫມົດຕິກິຣິຍາທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ເກີດຈາກການ collision ion.

ວິທີທີສາມສຸດທ້າຍແມ່ນ reactive ion etching (RIE). RIE ສົມທົບສອງວິທີທໍາອິດ, ນັ້ນແມ່ນ, ໃນຂະນະທີ່ໃຊ້ plasma ສໍາລັບ ionization ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ etching, etching ສານເຄມີແມ່ນດໍາເນີນໂດຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງອະນຸມູນອິດສະລະທີ່ສ້າງຂຶ້ນຫຼັງຈາກການກະຕຸ້ນ plasma. ນອກເຫນືອໄປຈາກຄວາມໄວ etching ເກີນສອງວິທີທໍາອິດ, RIE ສາມາດນໍາໃຊ້ຄຸນລັກສະນະ anisotropic ຂອງ ions ເພື່ອບັນລຸ etching ຮູບແບບທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ.

ໃນມື້ນີ້, etching ແຫ້ງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອປັບປຸງຜົນຜະລິດຂອງວົງຈອນ semiconductor ທີ່ດີ. ການຮັກສາຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງ etching wafer ເຕັມແລະການເພີ່ມຄວາມໄວຂອງ etching ແມ່ນສໍາຄັນ, ແລະອຸປະກອນ etching ແຫ້ງທີ່ກ້າວຫນ້າຂອງມື້ນີ້ແມ່ນສະຫນັບສະຫນູນການຜະລິດ chip ຕັນແລະຫນ່ວຍຄວາມຈໍາທີ່ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນ.

VeTek Semiconductor ເປັນຜູ້ຜະລິດຈີນມືອາຊີບຂອງການເຄືອບ Tantalum Carbide, ການເຄືອບ Silicon Carbide, Graphite ພິເສດ, Silicon Carbide CeramicsແລະSemiconductor Ceramics ອື່ນໆ. VeTek Semiconductor ມຸ່ງຫມັ້ນທີ່ຈະສະຫນອງການແກ້ໄຂຂັ້ນສູງສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ SiC Wafer ຕ່າງໆສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາ semiconductor.

ຖ້າທ່ານສົນໃຈຜະລິດຕະພັນຂ້າງເທິງ, ກະລຸນາຕິດຕໍ່ພວກເຮົາໂດຍກົງ.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

ອີເມວ: anny@veteksemi.com