半導(dǎo)體制造工藝及所需要的檢測設(shè)備解析

發(fā)布時(shí)間：2023-04-20　點(diǎn)擊量：943

半導(dǎo)體制造工藝及所需要的檢測設(shè)備解析

由于半導(dǎo)體非常精確，因此有許多制造工藝。該過程大致分為兩部分，稱為“前端過程"和“后端過程"。如果想到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)完成之前的前端工藝，而后處理直到最終的半導(dǎo)體產(chǎn)品完成，可能會(huì)更容易理解。

前端流程

1）電路和圖案設(shè)計(jì) 首先，我們設(shè)計(jì)制造什么樣的半導(dǎo)體，即電路圖案。由于所需的電路模式因半導(dǎo)體的應(yīng)用而異，因此設(shè)計(jì)每次也會(huì)發(fā)生變化。由于模式復(fù)雜，似乎重復(fù)并完成操作測試。

2）光掩模創(chuàng)建創(chuàng)建一個(gè)掩模，用于在半導(dǎo)體襯底上轉(zhuǎn)移步驟1）中設(shè)計(jì)的電路。到目前為止，它是使用計(jì)算機(jī)的案頭工作。

3）硅錠切割半導(dǎo)體的基礎(chǔ)是硅單晶。首先，在保持單晶的同時(shí)將液態(tài)硅拉出以產(chǎn)生硅錠。然后用線鋸將硅錠切成薄片，制成圓盤狀晶圓。由于硅錠是圓形的，而半導(dǎo)體通常是方形的，因此一個(gè)晶圓可以獲得的平方數(shù)直接影響生產(chǎn)效率。截至 2022 年，通常有超過 300 毫米和 450 毫米或更多。

4）拋光硅片硅片表面不平整，因此需要平滑。為了使其光滑，使用研磨材料和拋光墊使其成為鏡面。這就是 Techne 的露點(diǎn)儀和氧氣計(jì)的用武之地。當(dāng)晶圓在拋光后被氧化時(shí)，它成為一個(gè)干擾因素，因此需要確認(rèn)氧氣濃度低。

5）硅片的氧化從這里開始，制造半導(dǎo)體的層壓過程開始。在每個(gè)過程中，必要的過程重復(fù)多次以制造產(chǎn)品。氧化硅是一種絕緣層，即不導(dǎo)電的層，因此當(dāng)需要絕緣層時(shí)，它在高溫下被氧化以形成厚厚的氧化膜。

6）薄膜形成在硅片的表面上，有一個(gè)附著薄膜的過程，薄膜是電路的材料。薄膜有幾種方法，但目前實(shí)際使用的方法有兩種。為了去除水分和氧氣，在真空中進(jìn)行處理或用惰性氣體（如氮?dú)猓∟2）或氬氣（Ar））代替。如果可以在真空中處理，則首先處于無物的狀態(tài)，因此很有可能不存在水分和氧氣等雜質(zhì)，因此優(yōu)先選擇。
以下工藝是典型的真空工藝。
CVD（化學(xué)氣相沉積）法：利用待稀釋材料的氣體通過化學(xué)反應(yīng)附著薄膜的方法濺射法：使用薄膜形成材料的方法，該材料通過放電使材料電離，然后將其與硅片表面碰撞以附著薄膜

7）光刻膠應(yīng)用應(yīng)用所謂的光刻膠，對光發(fā)生反應(yīng)并抵抗9的蝕刻）。這允許您僅刻錄所需的電路模式。

8）照射曝光光，僅將暴露在光線下的區(qū)域的光刻膠膜改變并轉(zhuǎn)移到硅片表面。可以說，這個(gè)過程需要精細(xì)的技術(shù)。然后，將其浸入顯影劑中，僅溶解硅晶片的裸露部分。其余部分的光刻膠膜為9的蝕刻掩模）。

9）蝕刻這是用溶液刮掉氧化膜和薄膜的過程。光刻膠殘留的部分不會(huì)被刮擦。蝕刻類型包括使用溶液的濕法蝕刻和使用氣體的干法蝕刻。

10）抗剝離和清潔剩余的光刻膠通過與化學(xué)品和氣體的化學(xué)反應(yīng)剝離。如果在最后進(jìn)行清潔，則創(chuàng)建預(yù)期的電路。

11）離子注入通過添加通過熱處理活化的雜質(zhì)離子，可以改變半導(dǎo)體的特性。

12）硅片平滑由于可能會(huì)施加薄膜或硅片本身可能不均勻，因此請重新拋光。 7）光刻膠涂層~12）通過重復(fù)該過程直到硅片平滑，制作所需的電路。

13）電極形成將金屬嵌入硅片中。

14）晶圓缺陷檢測一種稱為探針臺的直立檢測裝置用于測試每塊硅晶圓，以確保其具有最初設(shè)計(jì)的功能。

后處理

1）切割工藝使用切塊機(jī)，將創(chuàng)建的半導(dǎo)體從晶圓上逐個(gè)切割。

2）在與電路板接觸的部分安裝導(dǎo)電腳，以便與鍵合芯片接線。如果你看看半導(dǎo)體，它們中的大多數(shù)都有自己的腳。

3）成型使用樹脂或陶瓷封裝。如果在此過程中雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部，則半導(dǎo)體的壽命將縮短，并且首先會(huì)變得有缺陷，因此在控制雜質(zhì)的情況下進(jìn)行處理。這種處理確保即使有劃痕，內(nèi)部也不會(huì)破裂。

4）完成執(zhí)行并完成各種測試。

半導(dǎo)體制造不可少的潔凈室

我們周圍的空氣乍一看似乎很干凈，但實(shí)際上有微小的垃圾，看不見的病毒和細(xì)菌。當(dāng)在這樣的環(huán)境中進(jìn)行半導(dǎo)體制造時(shí)，半導(dǎo)體首先具有微觀結(jié)構(gòu)，因此即使電路之間粘附有細(xì)小灰塵，不良產(chǎn)品的可能性也會(huì)顯著增加。它不是半導(dǎo)體，但是如果你做手術(shù)，如果手術(shù)室在這樣的環(huán)境中，你可能會(huì)擔(dān)心傳染病，對吧？在這種情況下，創(chuàng)建了符合最高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室。潔凈室中的空氣通過高性能過濾器充滿清潔空氣，沒有碎屑。潔凈室中的氣壓設(shè)置高于外部。這是為了在潔凈室中保持正壓，使臟空氣在進(jìn)出時(shí)不會(huì)從外部進(jìn)入。直到2011年，根據(jù)美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E清潔度等級，潔凈室的清潔度標(biāo)準(zhǔn)被稱為100級或1000級。目前，根據(jù)ISO的規(guī)定，每立方米1.0μ或以上的粉塵顆粒數(shù)為1~1級。此外，Techne Measurement還有一個(gè)屬于9級的潔凈室。

半導(dǎo)體開發(fā)/制造、潔凈室露點(diǎn)儀、血氧儀、溫濕度計(jì)、風(fēng)速計(jì)

在半導(dǎo)體開發(fā)和制造過程中，去除顆粒、水分和氧氣等干擾因素是一個(gè)主要問題。為了確認(rèn)消除干擾，我們的露點(diǎn)儀、溫濕度計(jì)和血氧儀用于半導(dǎo)體制造、運(yùn)輸和檢查等各種過程。還用于除濕空氣（干燥空氣）的除濕，以及測量和控制氮?dú)?、氬氣、氦氣、氫氣等的氣體純度。相反，有些過程需要大量的水分，在此過程中，使用露點(diǎn)計(jì)來確保恒定的水分含量。主要使用以下產(chǎn)品。

水分測量

（1）將水分含量控制在極少量（ppb ~ 100 位 ppm）的工藝 ? TK-100電容露點(diǎn)儀（氧化鋁型），
可測量低至-60°C露點(diǎn) （660）以痕量（ppm）控制水分含量的工藝 TE-95 露點(diǎn)儀（聚合物型）低露點(diǎn)可達(dá)?-99°C （060）最重要的工藝，MBW鏡面冷卻型（鏡面型）露點(diǎn)儀，可測量高達(dá)?-33°C~+<>°C露點(diǎn)
（<>）需要相對濕度水平控制的過程潔凈室?簡易EE<>
（<>）需要大量的水分，需要管理恒定水分含量的過程 EE<>溫濕度計(jì)，在防止冷凝的環(huán)境中采取措施，主要用于測量高溫和高濕度?