In 2020 werden er wereldwijd meer dan een biljoen chips geproduceerd, wat neerkomt op 130 chips die eigendom zijn van en gebruikt worden door elke persoon op de planeet.Toch blijft het recente chiptekort aantonen dat dit aantal de bovengrens nog niet heeft bereikt.
Hoewel chips al op zo’n grote schaal geproduceerd kunnen worden, is het produceren ervan geen gemakkelijke opgave.Het proces van het vervaardigen van chips is complex en vandaag zullen we de zes meest kritische stappen behandelen: depositie, fotolakcoating, lithografie, etsen, ionenimplantatie en verpakking.
Afzetting
De afzettingsstap begint met de wafer, die wordt gesneden uit een cilinder van 99,99% puur silicium (ook wel een "siliciumstaaf" genoemd) en gepolijst tot een extreem gladde afwerking, waarna een dunne film van geleider-, isolator- of halfgeleidermateriaal wordt afgezet. op de wafer, afhankelijk van de structurele vereisten, zodat de eerste laag erop kan worden gedrukt.Deze belangrijke stap wordt vaak “depositie” genoemd.
Naarmate chips steeds kleiner worden, worden printpatronen op wafers complexer.Vooruitgang op het gebied van depositie, etsen en lithografie zijn van cruciaal belang om chips steeds kleiner te maken en zo de voortzetting van de wet van Moore te stimuleren.Denk hierbij aan innovatieve technieken waarbij nieuwe materialen worden gebruikt om het depositieproces nauwkeuriger te maken.
Fotoresist-coating
Wafels worden vervolgens gecoat met een lichtgevoelig materiaal dat “fotoresist” wordt genoemd (ook wel “fotoresist” genoemd).Er zijn twee soorten fotoresisten: “positieve fotoresisten” en “negatieve fotoresisten”.
Het belangrijkste verschil tussen positieve en negatieve fotoresistente materialen is de chemische structuur van het materiaal en de manier waarop de fotoresist op licht reageert.In het geval van positieve fotoresists verandert het gebied dat wordt blootgesteld aan UV-licht van structuur en wordt het beter oplosbaar, waardoor het wordt voorbereid op etsen en depositie.Negatieve fotoresisten daarentegen polymeriseren in de gebieden die aan licht worden blootgesteld, waardoor ze moeilijker op te lossen zijn.Positieve fotoresists worden het meest gebruikt bij de productie van halfgeleiders, omdat ze een hogere resolutie kunnen bereiken, waardoor ze een betere keuze zijn voor de lithografiefase.Er zijn nu een aantal bedrijven over de hele wereld die fotoresists produceren voor de productie van halfgeleiders.
Fotolithografie
Fotolithografie is cruciaal in het productieproces van chips, omdat het bepaalt hoe klein de transistors op de chip mogen zijn.In dit stadium worden de wafels in een fotolithografiemachine geplaatst en blootgesteld aan diep ultraviolet licht.Vaak zijn ze duizenden keren kleiner dan een zandkorrel.
Licht wordt via een ‘maskerplaat’ op de wafer geprojecteerd en de lithografische optica (de lens van het DUV-systeem) krimpt en focust het ontworpen circuitpatroon op de maskerplaat op de fotoresist op de wafer.Zoals eerder beschreven vindt er, wanneer het licht de fotoresist raakt, een chemische verandering plaats waardoor het patroon op de maskerplaat op de fotoresistcoating wordt afgedrukt.
Het precies goed krijgen van het belichte patroon is een lastige opgave, waarbij interferentie van deeltjes, breking en andere fysische of chemische defecten daarbij allemaal mogelijk zijn.Daarom moeten we soms het uiteindelijke belichtingspatroon optimaliseren door specifiek het patroon op het masker te corrigeren, zodat het afgedrukte patroon er uitziet zoals wij dat willen.Ons systeem maakt gebruik van 'computationele lithografie' om algoritmische modellen te combineren met gegevens van de lithografiemachine en testwafels om een maskerontwerp te produceren dat compleet anders is dan het uiteindelijke belichtingspatroon, maar dat is wat we willen bereiken omdat dat de enige manier is om de gewenste belichtingspatroon.
Etsen
De volgende stap is het verwijderen van de aangetaste fotoresist om het gewenste patroon zichtbaar te maken.Tijdens het “ets”-proces wordt de wafel gebakken en ontwikkeld, en wordt een deel van de fotoresist weggewassen om een open kanaal 3D-patroon te onthullen.Het etsproces moet geleidende kenmerken nauwkeurig en consistent vormen zonder de algehele integriteit en stabiliteit van de chipstructuur in gevaar te brengen.Dankzij geavanceerde etstechnieken kunnen chipfabrikanten dubbele, viervoudige en op afstandhouders gebaseerde patronen gebruiken om de kleine afmetingen van moderne chipontwerpen te creëren.
Net als fotoresisten is het etsen onderverdeeld in "droge" en "natte" typen.Bij droogetsen wordt een gas gebruikt om het blootgestelde patroon op de wafer te definiëren.Nat etsen maakt gebruik van chemische methoden om de wafer schoon te maken.
Een chip heeft tientallen lagen, dus het etsen moet zorgvuldig worden gecontroleerd om beschadiging van de onderliggende lagen van een meerlaagse chipstructuur te voorkomen.Als het doel van het etsen is om een holte in de structuur te creëren, is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de diepte van de holte precies goed is.Sommige chipontwerpen met maximaal 175 lagen, zoals 3D NAND, maken de etsstap bijzonder belangrijk en moeilijk.
Ionen injectie
Zodra het patroon op de wafel is geëtst, wordt de wafel gebombardeerd met positieve of negatieve ionen om de geleidende eigenschappen van een deel van het patroon aan te passen.Als materiaal voor wafers is de grondstof silicium geen perfecte isolator, noch een perfecte geleider.De geleidende eigenschappen van silicium liggen daar ergens tussenin.
Het sturen van geladen ionen naar het siliciumkristal, zodat de elektriciteitsstroom kan worden gecontroleerd om de elektronische schakelaars te creëren die de basisbouwstenen van de chip vormen, de transistors, wordt ‘ionisatie’ genoemd, ook wel ‘ionenimplantatie’ genoemd.Nadat de laag is geïoniseerd, wordt de resterende fotoresist die wordt gebruikt om het niet-geëtste gebied te beschermen, verwijderd.
Verpakking
Er zijn duizenden stappen nodig om een chip op een wafer te maken, en het duurt meer dan drie maanden om van ontwerp naar productie te gaan.Om de chip van de wafel te verwijderen, wordt deze met een diamantzaag in afzonderlijke chips gesneden.Deze chips, die ‘bare die’ worden genoemd, zijn gesplitst van een 12-inch wafer, de meest voorkomende maat die wordt gebruikt bij de productie van halfgeleiders. Omdat de grootte van de chips varieert, kunnen sommige wafers duizenden chips bevatten, terwijl andere er maar een paar bevatten. dozijn.
Deze kale wafers worden vervolgens op een ‘substraat’ geplaatst – een substraat dat metaalfolie gebruikt om de invoer- en uitgangssignalen van de kale wafer naar de rest van het systeem te leiden.Vervolgens wordt het afgedekt met een ‘koellichaam’, een klein, plat metalen beschermbakje met daarin een koelvloeistof om ervoor te zorgen dat de chip tijdens bedrijf koel blijft.
Bedrijfsprofiel
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. produceert en exporteert sinds 2010 verschillende kleine pick-and-place-machines. Door gebruik te maken van onze eigen rijke, ervaren R&D en goed opgeleide productie, verkrijgt NeoDen een geweldige reputatie bij klanten over de hele wereld.
met wereldwijde aanwezigheid in meer dan 130 landen, de uitstekende prestaties, hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van NeoDenPNP-machinesmaken ze perfect voor R&D, professionele prototyping en productie van kleine tot middelgrote series.Wij bieden een professionele oplossing voor one-stop-SMT-apparatuur.
Toevoegen: No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, provincie Zhejiang, China
Telefoon: 86-571-26266266
Posttijd: 24 april 2022