W 2020 r. na całym świecie wyprodukowano ponad bilion chipów, co równa się 130 chipom posiadanym i używanym przez każdego mieszkańca planety.Mimo to niedawny niedobór chipów nadal pokazuje, że liczba ta nie osiągnęła jeszcze górnej granicy.
Chociaż chipy można już produkować na tak dużą skalę, ich wyprodukowanie nie jest zadaniem łatwym.Proces produkcji chipów jest złożony i dzisiaj omówimy sześć najważniejszych etapów: osadzanie, powlekanie fotomaską, litografia, trawienie, implantacja jonów i pakowanie.
Zeznanie
Etap osadzania rozpoczyna się od płytki, która jest wycinana z cylindra krzemowego o czystości 99,99% (zwanego także „wlewkiem krzemowym”) i polerowana do wyjątkowo gładkiego wykończenia, a następnie osadzana jest cienka warstwa przewodnika, izolatora lub materiału półprzewodnikowego na wafel, w zależności od wymagań konstrukcyjnych, tak aby można było na nim zadrukować pierwszą warstwę.Ten ważny krok jest często nazywany „odkładaniem”.
W miarę jak chipy stają się coraz mniejsze, wzory nadruków na płytkach stają się coraz bardziej złożone.Postępy w osadzaniu, trawieniu i litografii są kluczem do zmniejszania rozmiarów chipów, co napędza kontynuację prawa Moore'a.Obejmuje to innowacyjne techniki wykorzystujące nowe materiały w celu zwiększenia precyzji procesu osadzania.
Powłoka fotorezystowa
Następnie płytki powleka się światłoczułym materiałem zwanym „fotorezystem” (zwanym także „fotomasą”).Istnieją dwa rodzaje fotomasek – „fotomaski pozytywowe” i „fotomaski ujemne”.
Główną różnicą między fotomaskami dodatnimi i negatywowymi jest budowa chemiczna materiału i sposób, w jaki fotomaska reaguje na światło.W przypadku pozytywowych fotomasek obszar wystawiony na działanie światła UV zmienia strukturę i staje się bardziej rozpuszczalny, przygotowując go w ten sposób do trawienia i osadzania.Negatywne fotomaski natomiast polimeryzują w miejscach narażonych na działanie światła, co utrudnia ich rozpuszczenie.Fotorezysty pozytywowe są najczęściej stosowane w produkcji półprzewodników, ponieważ mogą osiągnąć wyższą rozdzielczość, co czyni je lepszym wyborem na etapie litografii.Obecnie na całym świecie istnieje wiele firm produkujących fotomaski do produkcji półprzewodników.
Fotolitografia
Fotolitografia ma kluczowe znaczenie w procesie produkcji chipów, ponieważ określa, jak małe mogą być tranzystory w chipie.Na tym etapie wafle umieszcza się w maszynie fotolitograficznej i poddaje działaniu głębokiego światła ultrafioletowego.Często są one tysiące razy mniejsze od ziarenka piasku.
Światło jest rzucane na płytkę przez „płytę maskującą”, a optyka litograficzna (soczewka systemu DUV) kurczy się i skupia zaprojektowany wzór obwodu na płytce maskującej na fotorezyście na płytce.Jak opisano wcześniej, gdy światło pada na fotorezyst, następuje zmiana chemiczna, która odciska wzór na płycie maski na powłoce fotorezystu.
Uzyskanie dokładnego naświetlonego wzoru jest trudnym zadaniem, ponieważ w procesie mogą wystąpić zakłócenia cząstek, załamanie światła i inne defekty fizyczne lub chemiczne.Dlatego czasami musimy zoptymalizować ostateczny wzór naświetlenia, specjalnie korygując wzór na masce, aby wydrukowany wzór wyglądał tak, jak tego chcemy.Nasz system wykorzystuje „litografię obliczeniową” do łączenia modeli algorytmicznych z danymi z maszyny litograficznej i płytek testowych w celu uzyskania projektu maski, który całkowicie różni się od ostatecznego wzoru naświetlenia, ale właśnie to chcemy osiągnąć, ponieważ tylko w ten sposób można uzyskać żądany wzór ekspozycji.
Akwaforta
Następnym krokiem jest usunięcie zdegradowanej fotomaski w celu odsłonięcia pożądanego wzoru.Podczas procesu „trawienia” płytka jest wypiekana i wywoływana, a część fotomaski jest zmywana, aby odsłonić wzór 3D z otwartym kanałem.Proces trawienia musi precyzyjnie i konsekwentnie tworzyć właściwości przewodzące, nie naruszając ogólnej integralności i stabilności struktury chipa.Zaawansowane techniki trawienia umożliwiają producentom chipów stosowanie wzorów podwójnych, poczwórnych i opartych na przekładkach w celu tworzenia niewielkich wymiarów nowoczesnych projektów chipów.
Podobnie jak fotomaski, trawienie dzieli się na „suche” i „mokre”.Trawienie na sucho wykorzystuje gaz do zdefiniowania odsłoniętego wzoru na płytce.Trawienie na mokro wykorzystuje metody chemiczne do czyszczenia płytki.
Chip składa się z kilkudziesięciu warstw, dlatego trawienie musi być dokładnie kontrolowane, aby uniknąć uszkodzenia leżących pod spodem warstw wielowarstwowej struktury chipa.Jeśli celem trawienia jest utworzenie wnęki w konstrukcji, należy upewnić się, że głębokość wnęki jest dokładnie odpowiednia.W przypadku niektórych konstrukcji chipów składających się z maksymalnie 175 warstw, takich jak 3D NAND, etap trawienia jest szczególnie ważny i trudny.
Wtrysk jonów
Po wytrawieniu wzoru na płytce, płytka jest bombardowana jonami dodatnimi lub ujemnymi w celu dostosowania właściwości przewodzących części wzoru.Jako materiał na płytki krzem nie jest doskonałym izolatorem ani doskonałym przewodnikiem.Właściwości przewodzące krzemu plasują się gdzieś pomiędzy.
Kierowanie naładowanych jonów do kryształu krzemu w taki sposób, aby można było kontrolować przepływ energii elektrycznej w celu utworzenia elektronicznych przełączników, które stanowią podstawowy element składowy chipa, czyli tranzystorów, nazywa się „jonizacją”, znaną również jako „implantacja jonów”.Po zjonizowaniu warstwy usuwa się pozostałą część fotomaski użytej do zabezpieczenia niewytrawionego obszaru.
Opakowanie
Stworzenie chipa na płytce wymaga tysięcy kroków, a przejście od projektu do produkcji zajmuje ponad trzy miesiące.Aby usunąć wiór z wafla, należy go pociąć na pojedyncze wióry za pomocą piły diamentowej.Chipy te, zwane „gołą matrycą”, są oddzielane od 12-calowej płytki, najczęściej stosowanej wielkości w produkcji półprzewodników, a ponieważ wielkość chipów jest różna, niektóre płytki mogą zawierać tysiące chipów, podczas gdy inne zawierają tylko kilka tuzin.
Te gołe płytki są następnie umieszczane na „podłożu” – podłożu, które wykorzystuje metalową folię do kierowania sygnałów wejściowych i wyjściowych z gołej płytki do reszty systemu.Następnie przykrywa się go „radiatorem”, czyli małym, płaskim metalowym pojemnikiem ochronnym zawierającym płyn chłodzący, który zapewnia, że chip pozostanie chłodny podczas pracy.
profil firmy
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. produkuje i eksportuje różne małe maszyny typu pick and place od 2010 roku. Korzystając z własnego, bogatego, doświadczonego działu badań i rozwoju oraz dobrze wyszkolonej produkcji, NeoDen zdobywa doskonałą reputację wśród klientów na całym świecie.
z globalną obecnością w ponad 130 krajach, doskonałą wydajnością, wysoką dokładnością i niezawodnością NeoDenMaszyny PNPczynią je idealnymi do badań i rozwoju, profesjonalnego prototypowania oraz produkcji małych i średnich partii.Zapewniamy profesjonalne rozwiązanie w zakresie sprzętu SMT typu one stop.
Dodaj: nr 18, Tianzihu Avenue, miasto Tianzihu, hrabstwo Anji, miasto Huzhou, prowincja Zhejiang, Chiny
Telefon: 86-571-26266266
Czas publikacji: 24 kwietnia 2022 r