चिप उत्पादन प्रक्रियेचे संपूर्ण स्पष्टीकरण (1/2): वेफरपासून पॅकेजिंग आणि चाचणीपर्यंत

प्रत्येक सेमीकंडक्टर उत्पादनाच्या निर्मितीसाठी शेकडो प्रक्रियांची आवश्यकता असते आणि संपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया आठ चरणांमध्ये विभागली जाते:वेफर प्रक्रिया - ऑक्सिडेशन - फोटोलिथोग्राफी - नक्षीकाम - पातळ फिल्म डिपॉझिशन - इंटरकनेक्शन - चाचणी - पॅकेजिंग.

पायरी 1:वेफर प्रक्रिया

सर्व सेमीकंडक्टर प्रक्रिया वाळूच्या दाण्याने सुरू होतात! कारण वाळूमध्ये असलेला सिलिकॉन हा वेफर्स तयार करण्यासाठी लागणारा कच्चा माल असतो. वेफर्स हे सिलिकॉन (Si) किंवा गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) बनवलेल्या सिंगल क्रिस्टल सिलिंडरपासून कापलेले गोल काप असतात. उच्च-शुद्ध सिलिकॉन सामग्री काढण्यासाठी, सिलिका वाळू, 95% पर्यंत सिलिकॉन डायऑक्साइड सामग्रीसह एक विशेष सामग्री आवश्यक आहे, जो वेफर्स बनविण्यासाठी मुख्य कच्चा माल देखील आहे. वेफर प्रोसेसिंग म्हणजे वरील वेफर्स बनवण्याची प्रक्रिया.

इनगॉट कास्टिंग

प्रथम, त्यातील कार्बन मोनोऑक्साइड आणि सिलिकॉन वेगळे करण्यासाठी वाळू गरम करणे आवश्यक आहे आणि अल्ट्रा-हाय शुद्धता इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड सिलिकॉन (EG-Si) प्राप्त होईपर्यंत प्रक्रिया पुन्हा केली जाते. उच्च-शुद्धता सिलिकॉन द्रव मध्ये वितळते आणि नंतर एकल क्रिस्टल घन स्वरूपात घनरूप बनते, ज्याला "इनगॉट" म्हणतात, जे सेमीकंडक्टर उत्पादनातील पहिले पाऊल आहे.

सिलिकॉन इंगॉट्स (सिलिकॉन खांब) च्या उत्पादनाची अचूकता खूप जास्त आहे, नॅनोमीटरच्या पातळीपर्यंत पोहोचते आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरलेली उत्पादन पद्धत म्हणजे झोक्राल्स्की पद्धत.

इनगॉट कटिंग

मागील पायरी पूर्ण झाल्यानंतर, पिंडाची दोन टोके डायमंड सॉने कापून नंतर विशिष्ट जाडीचे पातळ काप करणे आवश्यक आहे. इनगॉट स्लाइसचा व्यास वेफरचा आकार निर्धारित करतो. मोठ्या आणि पातळ वेफर्स अधिक वापरण्यायोग्य युनिट्समध्ये विभागल्या जाऊ शकतात, ज्यामुळे उत्पादन खर्च कमी होण्यास मदत होते. सिलिकॉन इनगॉट कापल्यानंतर, पुढील चरणांमध्ये प्रक्रियेची दिशा मानक म्हणून सेट करणे सुलभ करण्यासाठी स्लाइसवर "सपाट क्षेत्र" किंवा "डेंट" चिन्हे जोडणे आवश्यक आहे.

वेफर पृष्ठभाग पॉलिशिंग

वरील कटिंग प्रक्रियेद्वारे मिळणाऱ्या कापांना "बेअर वेफर्स" असे म्हणतात, म्हणजेच प्रक्रिया न केलेले "रॉ वेफर्स" असे म्हणतात. बेअर वेफरची पृष्ठभाग असमान असते आणि सर्किट पॅटर्न थेट त्यावर मुद्रित करता येत नाही. म्हणून, प्रथम ग्राइंडिंग आणि रासायनिक नक्षी प्रक्रियेद्वारे पृष्ठभागावरील दोष काढून टाकणे आवश्यक आहे, नंतर एक गुळगुळीत पृष्ठभाग तयार करण्यासाठी पॉलिश करणे आणि नंतर स्वच्छ पृष्ठभागासह तयार वेफर मिळविण्यासाठी साफसफाईद्वारे अवशिष्ट दूषित पदार्थ काढून टाकणे आवश्यक आहे.

पायरी 2: ऑक्सीकरण

ऑक्सिडेशन प्रक्रियेची भूमिका म्हणजे वेफरच्या पृष्ठभागावर एक संरक्षक फिल्म तयार करणे. हे रासायनिक अशुद्धतेपासून वेफरचे संरक्षण करते, गळती करंट सर्किटमध्ये जाण्यापासून प्रतिबंधित करते, आयन इम्प्लांटेशन दरम्यान प्रसार प्रतिबंधित करते आणि कोरीव काम करताना वेफरला घसरण्यापासून प्रतिबंधित करते.

ऑक्सिडेशन प्रक्रियेची पहिली पायरी म्हणजे अशुद्धता आणि दूषित पदार्थ काढून टाकणे. सेंद्रिय पदार्थ, धातूची अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी आणि उरलेल्या पाण्याचे बाष्पीभवन करण्यासाठी चार पायऱ्या लागतात. साफसफाई केल्यानंतर, वेफरला 800 ते 1200 अंश सेल्सिअस उच्च तापमानाच्या वातावरणात ठेवता येते आणि वेफरच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिजन किंवा वाफेच्या प्रवाहाने सिलिकॉन डायऑक्साइड (म्हणजे "ऑक्साइड") थर तयार होतो. ऑक्साईडच्या थरातून ऑक्सिजन पसरतो आणि सिलिकॉनवर प्रतिक्रिया देऊन वेगवेगळ्या जाडीचा ऑक्साईड थर तयार करतो आणि ऑक्सिडेशन पूर्ण झाल्यानंतर त्याची जाडी मोजली जाऊ शकते.

कोरडे ऑक्सीकरण आणि ओले ऑक्सीकरण ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियेतील विविध ऑक्सिडंट्सवर अवलंबून, थर्मल ऑक्सिडेशन प्रक्रिया कोरड्या ऑक्सिडेशन आणि ओले ऑक्सिडेशनमध्ये विभागली जाऊ शकते. पूर्वीचा सिलिकॉन डायऑक्साइड थर तयार करण्यासाठी शुद्ध ऑक्सिजन वापरतो, जो संथ असतो परंतु ऑक्साईडचा थर पातळ आणि दाट असतो. नंतरच्यासाठी ऑक्सिजन आणि अत्यंत विरघळणारी पाण्याची वाफ या दोन्हीची आवश्यकता असते, ज्याचे वैशिष्ट्य जलद वाढीचा दर असतो परंतु कमी घनतेचा तुलनेने जाड संरक्षणात्मक थर असतो.

ऑक्सिडंट व्यतिरिक्त, इतर व्हेरिएबल्स आहेत जे सिलिकॉन डायऑक्साइड लेयरच्या जाडीवर परिणाम करतात. प्रथम, वेफरची रचना, त्याच्या पृष्ठभागावरील दोष आणि अंतर्गत डोपिंग एकाग्रता ऑक्साइड थर निर्मितीच्या दरावर परिणाम करेल. याव्यतिरिक्त, ऑक्सिडेशन उपकरणांद्वारे व्युत्पन्न होणारा दबाव आणि तापमान जितके जास्त असेल तितक्या वेगाने ऑक्साइड थर तयार होईल. ऑक्सिडेशन प्रक्रियेदरम्यान, वेफरचे संरक्षण करण्यासाठी आणि ऑक्सिडेशन डिग्रीमधील फरक कमी करण्यासाठी युनिटमधील वेफरच्या स्थितीनुसार डमी शीट वापरणे देखील आवश्यक आहे.

पायरी 3: फोटोलिथोग्राफी

फोटोलिथोग्राफी म्हणजे प्रकाशाच्या माध्यमातून सर्किट पॅटर्न वेफरवर "प्रिंट" करणे. वेफरच्या पृष्ठभागावर सेमीकंडक्टर उत्पादनासाठी आवश्यक असलेला विमान नकाशा काढणे हे आपण समजू शकतो. सर्किट पॅटर्नची सूक्ष्मता जितकी जास्त असेल तितकेच तयार चिपचे एकत्रीकरण जास्त असेल, जे प्रगत फोटोलिथोग्राफी तंत्रज्ञानाद्वारे प्राप्त करणे आवश्यक आहे. विशेषतः, फोटोलिथोग्राफी तीन चरणांमध्ये विभागली जाऊ शकते: कोटिंग फोटोरेसिस्ट, एक्सपोजर आणि विकास.

लेप

वेफरवर सर्किट काढण्याची पहिली पायरी म्हणजे ऑक्साईडच्या थरावर फोटोरेसिस्टचा कोट करणे. फोटोरेसिस्ट वेफरला त्याचे रासायनिक गुणधर्म बदलून "फोटो पेपर" बनवते. वेफरच्या पृष्ठभागावरील फोटोरेसिस्ट थर जितका पातळ असेल तितका कोटिंग अधिक एकसमान आणि मुद्रित केलेला नमुना जितका बारीक असेल. ही पायरी "स्पिन कोटिंग" पद्धतीने करता येते. प्रकाश (अल्ट्राव्हायोलेट) प्रतिक्रियात्मकतेतील फरकानुसार, फोटोरेसिस्ट दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात: सकारात्मक आणि नकारात्मक. आधीचा भाग प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यानंतर विघटित होईल आणि अदृश्य होईल, उघड न झालेल्या भागाचा नमुना सोडून जाईल, तर नंतरचा प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यानंतर पॉलिमराइज होईल आणि उघड झालेल्या भागाचा नमुना दिसेल.

उद्भासन

फोटोरेसिस्ट फिल्म वेफरवर झाकल्यानंतर, प्रकाश प्रदर्शन नियंत्रित करून सर्किट प्रिंटिंग पूर्ण केले जाऊ शकते. या प्रक्रियेला "एक्सपोजर" म्हणतात. आम्ही एक्सपोजर उपकरणांमधून निवडकपणे प्रकाश पार करू शकतो. जेव्हा प्रकाश सर्किट पॅटर्न असलेल्या मास्कमधून जातो तेव्हा सर्किट खाली फोटोरेसिस्ट फिल्मसह लेपित वेफरवर मुद्रित केले जाऊ शकते.

एक्सपोजर प्रक्रियेदरम्यान, मुद्रित नमुना जितका बारीक असेल, तितके अधिक घटक अंतिम चिप सामावून घेऊ शकतात, जे उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यास आणि प्रत्येक घटकाची किंमत कमी करण्यास मदत करते. या क्षेत्रात, सध्या जास्त लक्ष वेधून घेणारे नवीन तंत्रज्ञान म्हणजे EUV लिथोग्राफी. लॅम रिसर्च ग्रुपने ASML आणि imec या धोरणात्मक भागीदारांसह संयुक्तपणे नवीन ड्राय फिल्म फोटोरेसिस्ट तंत्रज्ञान विकसित केले आहे. हे तंत्रज्ञान रिझोल्यूशन सुधारून EUV लिथोग्राफी एक्सपोजर प्रक्रियेची उत्पादकता आणि उत्पन्न मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकते (फाइन-ट्यूनिंग सर्किट रुंदीचा एक महत्त्वाचा घटक).

विकास

एक्सपोजर नंतरची पायरी म्हणजे डेव्हलपरला वेफरवर फवारणी करणे, पॅटर्नच्या उघडलेल्या भागात फोटोरेसिस्ट काढून टाकणे हा उद्देश आहे, जेणेकरून मुद्रित सर्किट पॅटर्न उघड होऊ शकेल. विकास पूर्ण झाल्यानंतर, सर्किट डायग्रामची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी विविध मोजमाप उपकरणे आणि ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकांद्वारे तपासणे आवश्यक आहे.

पायरी 4: कोरीव काम

वेफरवर सर्किट डायग्रामची फोटोलिथोग्राफी पूर्ण झाल्यानंतर, अतिरिक्त ऑक्साईड फिल्म काढून टाकण्यासाठी आणि फक्त अर्धसंवाहक सर्किट आकृती सोडण्यासाठी कोरीव प्रक्रिया वापरली जाते. हे करण्यासाठी, निवडलेले अतिरिक्त भाग काढून टाकण्यासाठी द्रव, वायू किंवा प्लाझमा वापरला जातो. वापरल्या जाणाऱ्या पदार्थांवर अवलंबून नक्षीकाम करण्याच्या दोन मुख्य पद्धती आहेत: ऑक्साईड फिल्म काढून टाकण्यासाठी विशिष्ट रासायनिक द्रावणाचा वापर करून ओले खोदकाम, आणि वायू किंवा प्लाझ्मा वापरून कोरडे कोरणे.

ओले कोरीव काम

ऑक्साईड फिल्म्स काढून टाकण्यासाठी रासायनिक द्रावणाचा वापर करून ओले कोरीवकाम कमी किमतीचे, जलद कोरीव कामाचा वेग आणि उच्च उत्पादकता हे फायदे आहेत. तथापि, ओले कोरीव काम isotropic आहे, म्हणजेच त्याची गती कोणत्याही दिशेने सारखीच असते. यामुळे मुखवटा (किंवा संवेदनशील फिल्म) कोरलेल्या ऑक्साईड फिल्मशी पूर्णपणे संरेखित होत नाही, त्यामुळे अतिशय सूक्ष्म सर्किट आकृत्यांवर प्रक्रिया करणे कठीण आहे.

ड्राय एचिंग

ड्राय एचिंग तीन वेगवेगळ्या प्रकारांमध्ये विभागली जाऊ शकते. पहिले रासायनिक नक्षीकाम आहे, ज्यात नक्षी वायूंचा वापर केला जातो (प्रामुख्याने हायड्रोजन फ्लोराइड). ओल्या खोदकामाप्रमाणे, ही पद्धत आयसोट्रॉपिक आहे, म्हणजे ती बारीक नक्षीकामासाठी योग्य नाही.

दुसरी पद्धत म्हणजे फिजिकल स्पटरिंग, जी प्लाझ्मामधील आयनचा वापर करून अतिरिक्त ऑक्साईड थरावर प्रभाव टाकते आणि काढून टाकते. ॲनिसोट्रॉपिक एचिंग पद्धत म्हणून, स्पटरिंग एचिंगमध्ये क्षैतिज आणि उभ्या दिशानिर्देशांमध्ये भिन्न कोरीव दर असतात, त्यामुळे त्याची सूक्ष्मता देखील रासायनिक नक्षीपेक्षा चांगली असते. तथापि, या पद्धतीचा तोटा असा आहे की कोरीव कामाचा वेग कमी आहे कारण तो पूर्णपणे आयनच्या टक्करमुळे होणाऱ्या शारीरिक प्रतिक्रियेवर अवलंबून असतो.

शेवटची तिसरी पद्धत म्हणजे रिऍक्टिव्ह आयन एचिंग (RIE). आरआयई पहिल्या दोन पद्धती एकत्र करते, म्हणजे, आयनीकरण भौतिक कोरीव कामासाठी प्लाझ्मा वापरताना, प्लाझ्मा सक्रिय झाल्यानंतर तयार होणाऱ्या मुक्त रॅडिकल्सच्या मदतीने रासायनिक नक्षीकाम केले जाते. पहिल्या दोन पद्धतींपेक्षा जास्त नक्षीकाम गती व्यतिरिक्त, RIE उच्च-सुस्पष्टता पॅटर्न एचिंग साध्य करण्यासाठी आयनच्या ॲनिसोट्रॉपिक वैशिष्ट्यांचा वापर करू शकते.

आज, सूक्ष्म सेमीकंडक्टर सर्किट्सचे उत्पादन सुधारण्यासाठी कोरड्या कोरीव कामाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. फुल-वेफर एचिंग एकसमान राखणे आणि कोरीव कामाचा वेग वाढवणे महत्त्वाचे आहे आणि आजचे सर्वात प्रगत ड्राय एचिंग उपकरणे उच्च कार्यक्षमतेसह सर्वात प्रगत लॉजिक आणि मेमरी चिप्सच्या उत्पादनास समर्थन देत आहेत.

VeTek सेमीकंडक्टर एक व्यावसायिक चीनी निर्माता आहेटँटलम कार्बाइड कोटिंग, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग, विशेष ग्रेफाइट, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सआणिइतर सेमीकंडक्टर सिरॅमिक्स. VeTek सेमीकंडक्टर सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी विविध SiC वेफर उत्पादनांसाठी प्रगत उपाय प्रदान करण्यासाठी वचनबद्ध आहे.

तुम्हाला वरील उत्पादनांमध्ये स्वारस्य असल्यास, कृपया आमच्याशी थेट संपर्क साधा.  

मोबाईल: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

ईमेल: anny@veteksemi.com