Den viktige posisjonen til litografiteknologi i halvlederindustrien (2)

● Analyse av produksjonsprosessen for halvlederbrikker

For å forstå produksjonsprosessen til brikken, må vi vite hvordan brikken lages.La oss lære produksjonsprosessen til brikken i flere trinn.

1. Silisiumrensing

Materialet for produksjon av sjetonger og andre sjetonger er halvledere. På dette stadiet er hovedmaterialet silisium, som er et ikke-metallisk element. Fra et kjemisk synspunkt ligger den ved krysset mellom metallelementområdet og ikke-metallelementområdet i det periodiske elementet. Fordi den har egenskapene til en halvleder, er den egnet for produksjon av forskjellige små transistorer, og er for tiden et av de mest egnede materialene for produksjon av moderne integrerte kretser i stor skala.

I løpet av silisiumrensing vil råstoffet silisium smeltes og settes i en stor kvartsovn.På dette tidspunktet settes en frøkrystall inn i ovnen slik at silisiumkrystaller vokser rundt frøkrystallen til det dannes et nesten perfekt enkeltkrystallsisium.Tidligere var diameteren på silisiumblokker stort sett 200 mm, og chipprodusenter øker produksjonen av 300 mm wafere.

Monokrystallinsk silisium-ingot

2. Skjæring av skiven

Silisiumgotten er laget og formet til en perfekt sylinder, som deretter blir kuttet i skiver, kalt wafers.Wafers brukes faktisk til brikkeproduksjon.Den såkalte" cut wafer" er å bruke en maskin til å kutte et stykke silisiumskive med en forhåndsbestemt spesifikasjon fra en enkeltkrystallsilisiumstang, og dele den i flere små områder, som hver blir kjernen til en chip (Die).Generelt, jo tynnere skiven blir kuttet, jo mer ferdige fliser kan produseres med samme mengde silisiummateriale.

ORION rengjøringssystem for enkelt wafer

3. Fotolitografi

Et fotoresistmateriale er belagt på silisiumoksydlaget oppnådd ved varmebehandling. Det ultrafiolette lyset bestråler silisiumsubstratet gjennom malen som er trykt med det komplekse kretsstrukturmønsteret til brikken, og fotoresistmaterialet oppløses på stedet bestrålet av det ultrafiolette lyset.For å forhindre områder som ikke trenger å bli utsatt for lysforstyrrelser, må det lages masker for å dekke disse områdene.Dette er en veldig komplisert prosess, og kompleksiteten til hver maske må beskrives av dusinvis av gigabyte data.

4. Etsing

Dette er en viktig operasjon i brikkeproduksjonsprosessen, og det er også en viktig teknologi i brikkeindustrien.Etseteknologi presser påføringen av lys til det ytterste.Etsingen bruker ultrafiolett lys med kort bølgelengde og storlinse.Kortbølgelengdelys skinner gjennom hullene i disse kvartsmasker på fotoresistfilmen for å avsløre det.Deretter, stopp lyset og fjern masken, og bruk en spesifikk kjemisk løsning for å rengjøre den eksponerte fotoresistfilmen og et lag silisium ved siden av motstandsfilmen.

Fotolitografi område avAMDGlobalFoundries-anlegg i Dresden, Tyskland (Bilde av Drive House)

Deretter vil det eksponerte silisiumet bli bombardert av atomer, slik at det eksponerte silisiumsubstratet delvis er dopet, og derved endre den ledende tilstanden til disse områdene for å skape en N-brønn eller P-brønn. Kombinert med substratet som er produsert ovenfor, er portkretsen til brikken fullført. Opp.

5. Kopiering, lagdeling

For å behandle et nytt kretslag dyrkes silisiumoksyd igjen, og deretter avsettes et lag med polysilisium, fotoresistmateriale påføres, og prosessen med kopiering og etsning gjentas for å oppnå en grøftestruktur som inneholder polysilisium og silisiumoksid.Gjenta det mange ganger for å danne en 3D-struktur, som er kjernen i den endelige brikken.Fyll i midten av hvert få lag med metall som leder.Antall lag bestemmes av transistoroppsettet og transistorskalaen til brikken under utformingen, samt mengden strøm som passeres.

6. Pakke

På dette tidspunktet er brikken et stykke wafer, den kan ikke brukes direkte av brukeren, den må være lukket i en keramisk eller plastpakke, slik at den enkelt kan monteres på et kretskort.Pakkestrukturen er annerledes, men jo mer avansert chippakken er, jo mer kompleks er den. Den nye pakken kan ofte forbedre den elektriske ytelsen og stabiliteten til brikken, og indirekte gi et solid og pålitelig grunnlag for forbedring av hovedfrekvensen.

7, flere tester

Testing er en viktig del av brikkeproduksjonen og en nødvendig test før en brikke forlater fabrikken.Dette trinnet vil teste den elektriske ytelsen til waferen for å sjekke om det er noen feil og i hvilket trinn disse feilene oppstår (hvis mulig).Deretter vil hver chipkjerne på waferen testes separat.

Brikken består test etter test

På grunn av den komplekse strukturen og den høye tettheten til SRAM (statisk tilfeldig tilgangsminne, den grunnleggende sammensetningen av hurtigbufferen i brikken), er hurtigbufferen en problemutsatt del av brikken, og testen av hurtigbufferen er også en viktig del av chip-testen.

Hver brikke vil bli testet for å verifisere alle funksjonene.Noen brikker kan kjøre med en høyere frekvens, så de er merket med en høyere frekvens; og noen sjetonger er merket med en lavere frekvens på grunn av forskjellige årsaker.Til slutt kan enkelte sjetonger ha noen funksjonsfeil. Hvis problemet ligger i hurtigbufferen, kan produsenten fortsatt blokkere noe av hurtigbufferen, noe som betyr at brikken fremdeles kan selges, men det kan være et lavprodukt som Celeron. .

Før brikken settes i emballasjen, utføres vanligvis en siste test for å sikre at forrige arbeid er nøyaktig.I henhold til den tidligere bestemte maksimale driftsfrekvensen og forskjellige cacher, blir de satt i forskjellige pakker og solgt over hele verden.