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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:1849

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)狻鍤狻⒑狻錃獾鹊臍怏w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?

氧氣濃度測量

(1)需要通過氫氣替代等去除氧氣的工藝 2001LC原電池血氧儀,可確認(rèn)?4100ppm以下
(<>) 需要在無氫氣的情況下測量痕量氧濃度的過程 <>型氧化鋯血氧儀能夠測量低至?ppb水平

風(fēng)速測量

(1) 在潔凈室和制造設(shè)備中,氣體流動很重要的過程 ?能夠測量微風(fēng)的風(fēng)速計(jì)

主要產(chǎn)品

    電容式露點(diǎn)水分儀TK-100

    TK-100
    在線露點(diǎn)儀

    德軒測量暢銷書

    • 電容的

    • ±2°Cdp

    • 本地

    • -100~+20°Cdp

    • 公私合一

    聚合物露點(diǎn)儀TE-660TR

    TE-660
    露點(diǎn)變送器

    聚合物露點(diǎn)儀

    • 聚合物配方

    • ±2°Cdp

    • 本地

    • -60~+20°Cdp

    高精度鏡冷露點(diǎn)儀MBW373

    MBW373

    最高精度

    • 鏡子

    • ±0.1°Cdp

    • 本地

    • -100~+20°Cdp

    • ~+95°Cdp

    • ~+140°Cdp

    低價(jià)型號血氧儀型號 201/2001LC

    型號 201/2001LC

    低成本機(jī)型

    • 電流供電

    • 本地

    • 公私合一

    • 代工型號

    帶加熱功能的高濕度和惡劣環(huán)境溫濕度計(jì)EE33

    EE33

    高濕度、惡劣環(huán)境溫濕度計(jì)

    • 工業(yè)溫濕度露點(diǎn)儀

    • 本地

    • ~+95°Cdp

    • 適用溫度-40~+180°C

    • 防結(jié)露加熱功能

    低成本溫濕度計(jì)EE060/061

    EE060/061

    低價(jià)型

    • 空調(diào)和農(nóng)業(yè)通用溫濕度計(jì)

    • 本地

    • 探頭類型

    • 適用溫度-40~+80°C

    • 代工型號



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