Txirbilak fabrikatzeko prozesuaren azalpen osoa (1/2): obleatik ontziratze eta probara arte

Produktu erdieroale bakoitzaren fabrikazioak ehunka prozesu behar ditu, eta fabrikazio prozesu osoa zortzi urratsetan banatzen da:oblea prozesatzea - oxidazioa - fotolitografia - akuafortea - film mehe deposizioa - interkonexioa - probak - bilgarri.

1. urratsa:Ostia prozesatzea

Erdieroaleen prozesu guztiak hondar ale batekin hasten dira! Hondarretan dagoen silizioa obleak ekoizteko behar den lehengaia delako. Obleak silizioz (Si) edo galio arseniuroz (GaAs) egindako kristal bakarreko zilindroetatik ebakitako xerra biribilak dira. Garbitasun handiko silizio-materialak ateratzeko, silize-harea behar da, %95era arteko silizio dioxidoaren edukia duen material berezia, obleak egiteko lehengai nagusia ere. Ostia prozesatzea goiko obleak egiteko prozesua da.

Lingote-galdaketa

Lehenik eta behin, harea berotu behar da bertan dagoen karbono monoxidoa eta silizioa bereizteko, eta prozesua errepikatzen da purutasun ultra-altuko silizio elektronikoa (EG-Si) lortu arte. Garbitasun handiko silizioa likido bihurtzen da eta gero solidotu egiten da kristal bakarreko forma solido batean, "ingot" izenekoa, erdieroaleen fabrikazioaren lehen urratsa dena.

Siliziozko lingoteen (siliziozko zutabeak) fabrikazio-zehaztasuna oso handia da, nanometro mailara iristen da, eta oso erabilia den fabrikazio-metodoa Czochralski metodoa da.

Lingote mozketa

Aurreko urratsa amaitu ondoren, lingotearen bi muturrak moztu behar dira diamante-zerra batekin eta gero lodiera jakin bateko xerra finetan moztu. Lingote xerraren diametroak zehazten du oblearen tamaina. Ostia handiagoak eta meheagoak unitate erabilgarriagoetan bana daitezke, eta horrek produkzio kostuak murrizten laguntzen du. Siliziozko lingotea moztu ondoren, xerretan "eremu laua" edo "dents" markak gehitu behar dira, hurrengo urratsetan prozesatzeko norabidea estandar gisa ezartzeko.

Ostia gainazala leuntzea

Aurreko ebaketa-prozesuaren bidez lortutako xerrei "barre bare" deitzen zaie, hau da, prozesatu gabeko "ostia gordinak". Ostia biluziaren gainazala irregularra da eta zirkuituaren eredua ezin da zuzenean inprimatu. Hori dela eta, beharrezkoa da lehenik eta behin gainazaleko akatsak kentzea artezketa eta grabaketa kimikoko prozesuen bidez, gero leuntzea gainazal leun bat osatzeko, eta, ondoren, hondakin kutsatzaileak garbiketaren bidez kendu gainazal garbi batekin amaitutako ostia lortzeko.

2. urratsa: oxidazioa

Oxidazio-prozesuaren eginkizuna oblearen gainazalean babes-film bat osatzea da. Oblea ezpurutasun kimikoetatik babesten du, ihes-korrontea zirkuituan sartzea eragozten du, ioiak ezartzean difusioa eragozten du eta oblea irristatzea eragozten du grabatzean.

Oxidazio-prozesuaren lehen urratsa ezpurutasunak eta kutsatzaileak kentzea da. Lau urrats behar dira materia organikoa, metalezko ezpurutasunak kentzeko eta hondar-ura lurruntzeko. Garbitu ondoren, oblea 800 eta 1200 gradu Celsius arteko tenperatura altuko ingurune batean jar daiteke, eta silizio dioxidoa (hau da, "oxidoa") geruza bat sortzen da oblearen gainazalean oxigeno edo lurrun-fluxuaren ondorioz. Oxigenoa oxido-geruzan zehar hedatzen da eta silizioarekin erreakzionatzen du lodiera ezberdineko oxido-geruza bat eratzeko, eta oxidazioa amaitu ondoren haren lodiera neur daiteke.

Oxidazio lehorra eta oxidazio hezea Oxidazio-erreakzioan dauden oxidatzaile ezberdinen arabera, oxidazio termikoko prozesua oxidazio lehorra eta oxidazio hezean bana daiteke. Lehenengoak oxigeno purua erabiltzen du silizio dioxido-geruza bat sortzeko, motela baina oxido-geruza mehea eta trinkoa da. Azken honek oxigenoa eta oso disolbagarria den ur-lurruna behar du, hau da, hazkunde-tasa azkarra baina dentsitate baxuko babes-geruza lodi samarra du.

Oxidatzaileaz gain, silizio dioxidoaren geruzaren lodieran eragina duten beste aldagai batzuk ere badaude. Lehenik eta behin, obleen egiturak, gainazaleko akatsek eta barneko dopin-kontzentrazioa eragingo dute oxido-geruzaren sorrera-tasa. Gainera, oxidazio-ekipoak zenbat eta presioa eta tenperatura handiagoak izan, orduan eta azkarrago sortuko da oxido-geruza. Oxidazio-prozesuan, obleak unitatean duen posizioaren arabera xafla finko bat erabiltzea ere beharrezkoa da oblea babesteko eta oxidazio-mailaren aldea murrizteko.

3. urratsa: Fotolitografia

Fotolitografia zirkuitu-eredua oblean argiaren bidez "inprimatzea" da. Oblearen gainazalean erdieroaleak fabrikatzeko beharrezkoa den plano-mapa marraztea bezala uler dezakegu. Zirkuitu-ereduaren fintasuna zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da amaitutako txiparen integrazioa, fotolitografia teknologia aurreratuaren bidez lortu behar dena. Zehazki, fotolitografia hiru urratsetan bana daiteke: fotorresistentzia estaldura, esposizioa eta garapena.

Estaldura

Oblea batean zirkuitu bat marrazteko lehen urratsa oxido-geruza fotorresistenta estaltzea da. Photoresist-ek ostia "argazki-papera" bihurtzen du bere propietate kimikoak aldatuz. Oblearen gainazaleko fotorresist geruza zenbat eta meheagoa izan, orduan eta uniformeagoa izango da estaldura eta orduan eta finagoa izango da inprimatu daitekeen eredua. Urrats hau "spin coating" metodoaren bidez egin daiteke. Argiaren (ultramorearen) erreaktibotasunaren diferentziaren arabera, fotorresistentziak bi motatan bana daitezke: positiboak eta negatiboak. Lehenengoa argiaren eraginpean deskonposatu eta desagertuko da, agerian utzi gabeko eremuaren eredua utziz, bigarrena, berriz, argiaren eraginpean polimerizatuko da eta agerian utzitako zatiaren eredua agertuko da.

Esposizio

Photoresist filma oblean estali ondoren, zirkuituaren inprimaketa osa daiteke argiaren esposizioa kontrolatuz. Prozesu honi "esposizioa" deitzen zaio. Esposizio-ekipotik argia selektiboki pasa dezakegu. Argia zirkuituaren eredua duen maskara pasatzen denean, zirkuitua beheko fotorresistentzia filmarekin estalitako oblean inprima daiteke.

Esposizio-prozesuan, zenbat eta finagoa izan inprimatutako eredua, orduan eta osagai gehiago har ditzake azken txipak, eta horrek produkzio-eraginkortasuna hobetzen eta osagai bakoitzaren kostua murrizten laguntzen du. Eremu honetan, gaur egun arreta handia deitzen ari den teknologia berria EUV litografia da. Lam Research Group-ek film lehor fotorresistentearen teknologia berri bat garatu du elkarrekin ASML eta imec bazkide estrategikoekin. Teknologia honek EUV litografia-esposizio-prozesuaren produktibitatea eta etekina asko hobetu ditzake bereizmena hobetuz (zirkuituaren zabalera doitzeko funtsezko faktorea).

Garapena

Esposizioaren ondorengo urratsa garatzailea oblean ihinztatzea da, helburua ereduaren estali gabeko eremuan fotorresistentzia kentzea da, zirkuitu inprimatuaren eredua agerian egon dadin. Garapena amaitu ondoren, hainbat neurketa-ekipo eta mikroskopio optikoek egiaztatu behar dute zirkuitu-diagramaren kalitatea ziurtatzeko.

4. urratsa: Aguafortea

Zirkuitu-diagramaren fotolitografia oblean amaitu ondoren, grabaketa-prozesu bat erabiltzen da gehiegizko oxido-filma kentzeko eta erdieroaleen zirkuitu-diagrama soilik uzteko. Horretarako, likidoa, gasa edo plasma erabiltzen da hautatutako gehiegizko zatiak kentzeko. Erabilitako substantzien arabera grabatzeko bi metodo nagusi daude: oxido-filma kentzeko kimikoki erreakzionatzeko soluzio kimiko espezifiko bat erabiliz, eta lehorra, gasa edo plasma erabiliz.

Aguaforte hezea

Oxido-filmak kentzeko soluzio kimikoak erabiliz grabaketa hezeak kostu baxuaren, grabatze-abiadura azkarraren eta produktibitate handiko abantailak ditu. Hala ere, akuaforte hezea isotropoa da, hau da, bere abiadura berdina da edozein norabidetan. Honek maskara (edo film sentikorra) grabatutako oxido-filmarekin guztiz lerrokatuta ez egotea eragiten du, beraz, zaila da zirkuitu-diagrama oso finak prozesatzea.

Aguaforte lehorra

Aguaforte lehorra hiru mota desberdinetan bana daiteke. Lehenengoa akuaforte kimikoa da, eta grabatzeko gasak erabiltzen ditu (nagusiki hidrogeno fluoruroa). Aguaforte hezea bezala, metodo hau isotropoa da, hau da, ez da egokia grabaketa finetarako.

Bigarren metodoa sputtering fisikoa da, plasmako ioiak erabiltzen dituena gehiegizko oxido-geruza inpaktu eta kentzeko. Grabaketa anisotropiko metodo gisa, sputtering akuaforteak grabaketa-tasa desberdinak ditu norabide horizontalean eta bertikalean, beraz, bere fintasuna ere grabaketa kimikoa baino hobea da. Dena den, metodo honen desabantaila grabaketa abiadura motela da, ioien talkak eragindako erreakzio fisikoan oinarritzen baita erabat.

Azken hirugarren metodoa ioi erreaktiboen grabaketa (RIE) da. RIEk lehenengo bi metodoak konbinatzen ditu, hau da, ionizazio-grabazio fisikorako plasma erabiltzen den bitartean, grabaketa kimikoa plasma aktibatu ondoren sortutako erradikal askeen laguntzarekin egiten da. Lehenengo bi metodoak gainditzen dituen grabazio-abiaduraz gain, RIEk ioien ezaugarri anisotropikoak erabil ditzake zehaztasun handiko ereduen grabaketa lortzeko.

Gaur egun, grabaketa lehorra oso erabilia izan da zirkuitu erdieroale finen etekina hobetzeko. Ostia osoko grabatze-uniformitatea mantentzea eta grabatze-abiadura handitzea funtsezkoak dira, eta gaur egungo grabaketa lehorreko ekipamendurik aurreratuenak logika eta memoria txip aurreratuenak ekoizten laguntzen du errendimendu handiagoarekin.

VeTek Semiconductor Txinako fabrikatzaile profesionala daTantalo Karburozko Estaldura, Siliziozko karburozko estaldura, Grafito berezia, Silizio Karburo ZeramikaetaBeste Erdieroale Zeramika batzuk. VeTek Semiconductor-ek erdieroaleen industriarako SiC Wafer hainbat produkturi irtenbide aurreratuak eskaintzeko konpromisoa hartu du.

Goiko produktuetan interesa baduzu, jar zaitez gurekin harremanetan zuzenean.  

Telefonoa: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Posta elektronikoa: anny@veteksemi.com