Is é déantúsaíocht sliseanna an próiseas is casta ar domhan inniu. Is próiseas casta é seo a chríochnaigh go leor cuideachtaí is fearr. Déanann an t-alt seo a dhícheall achoimre a dhéanamh ar an bpróiseas seo agus cur síos cuimsitheach agus ginearálta a thabhairt ar an bpróiseas casta seo.
Tá go leor próisis déantúsaíochta leathsheoltóra ann, agus deirtear go bhfuil na céadta nó fiú na mílte céimeanna ann. Ní áibhéil é seo. Ní fhéadfaidh monarcha le hinfheistíocht billiún dollar ach cuid bheag den phróiseas a dhéanamh. Maidir le próiseas casta den sórt sin, déanfar an t-alt seo a roinnt i gcúig chatagóir mhóra le haghaidh míniú: déantúsaíocht wafer, fótailiteagrafaíocht agus eitseáil, ionchlannú ian, taisceadh scannán tanaí, agus pacáistiú agus tástáil.
1. Próiseas déantúsaíochta leathsheoltóra - déantúsaíocht wafer
Is féidir déantúsaíocht wafer a roinnt sna 5 phríomhphróiseas seo a leanas:
(1) Ag tarraingt Criostail
◈ Leátar polysilicon dópáilte ag 1400 céim
◈ Instealladh gás támh argón ard-íonachta
◈ Cuir an "síol" sileacain criostail aonair isteach sa leá agus rothlaigh go mall é nuair a "tharraingt amach".
◈ Déantar trastomhas an tinne criostail aonair a chinneadh ag an teocht agus an luas eastósctha
(2) Úsáideann slicing wafer "chonaic" cruinneas chun an tinne sileacain a ghearradh ina sliseog aonair.
(3) Rádlaithe wafer, eitseáil
◈ Tá na sliseog sliste meilte go meicniúil ag baint úsáide as grinder rothlacha agus sciodar alúmana chun an dromchla wafer a dhéanamh cothrom agus comhthreomhar agus chun lochtanna meicniúla a laghdú.
◈ Ansin eitseáiltear na sliseoga i dtuaslagán d'aigéad nítridáilte/aigéad aicéiteach chun scoilteanna micreascópacha nó damáiste dromchla a bhaint, agus ina dhiaidh sin cuirtear sraith de fholcadáin uisce RO/DI ardíonachta.
(4) Snasú agus glanadh wafer
◈ Ar aghaidh, snastaítear na sliseoga i sraith próisis snasta ceimiceacha agus meicniúla ar a dtugtar CMP (Polainnis Cheimiceach Mheicniúil). ◈ Cuimsíonn an próiseas snasta de ghnáth dhá nó trí chéim snasta ag baint úsáide as sciodar níos míne agus glanadh idirmheánach ag baint úsáide as uisce RO/DI. ◈ Déantar glantachán deiridh ag baint úsáide as tuaslagán SC1 (amóinia, sárocsaíd hidrigine, agus uisce RO/DI) chun neamhíonachtaí agus cáithníní orgánacha a bhaint. Ansin, úsáidtear HF chun ocsaídí dúchasacha agus neamhíonachtaí miotail a bhaint, agus ar deireadh ligeann réiteach SC2 d'ocsaídí dúchasacha nua ultra-ghlan fás ar an dromchla. (5) Próiseáil epitaxial wafer
◈ Úsáidtear fás epitaxial (EPI) chun ciseal sileacain aonchriostalach a fhás ó ghal go foshraith sileacain aonchriostalach ag teochtaí arda.
◈ Tugtar epitaxy céime gaile (VPE) ar an bpróiseas chun ciseal sileacain aonchriostalach a fhás ón gcéim ghaile.
SiCl4 + 2H2 ↔ Si + 4HCl
SiCl4 (teitreaclóiríd sileacain)
Tá an t-imoibriú inchúlaithe, ie má chuirtear HCl leis, eitseálfar sileacain amach ó dhromchla an sliseog.
Tá imoibriú eile chun Si a ghiniúint dochúlaithe: SiH4 → Si + 2H2 (silane)
◈ Is é an cuspóir atá le fás EPI ná sraitheanna a fhoirmiú le tiúchain dhifriúla (níos ísle de ghnáth) de dopants atá gníomhach go leictreach ar an tsubstráit. Mar shampla, ciseal N-cineál ar wafer P-cineál.
◈ Thart ar 3% den tiús wafer.
◈ Gan aon éilliú ar struchtúir trasraitheora ina dhiaidh sin.
2. Próiseas déantúsaíochta leathsheoltóra - Photolithography Níl an meaisín photolithography, a luadh go leor le blianta beaga anuas, ach ar cheann de go leor trealamh próisis. Tá go leor céimeanna próiseas agus trealamh ag fiú photolithography.
(1) sciath Photoresist
Is ábhar photosensitive é Photoresist. Cuirtear méid beag de leacht photoresist leis an wafer. Déantar an wafer a rothlú ag luas 1000 go 5000 RPM, ag scaipeadh an photoresist isteach i sciath aonfhoirmeach 2 go 200um tiubh. Tá dhá chineál photoresists ann: diúltach agus dearfach. Dearfach: Is féidir le nochtadh do sholas an struchtúr casta móilíneach a bhriseadh síos, rud a fhágann go bhfuil sé éasca a dhíscaoileadh. Diúltach: Déanann nochtadh an struchtúr móilíneach níos casta agus níos deacra a dhíscaoileadh. Is iad seo a leanas na céimeanna atá i gceist i ngach céim fhótaliteagrafaíocht; ◈ Glan an wafer ◈ Ciseal bhacainn Taisce SiO2, Si3N4, miotal ◈ Cuir photoresist i bhfeidhm ◈ Bácáil bog ◈ Ailínigh masc ◈ Nochtadh grafach ◈ Forbairt ◈ Bácáil ◈ Etch ◈ Bain photoresist (2) Ullmhúchán Patrún Úsáid patrún Ullmhúchán dearthóirí IC na dearthóirí de gach ciseal. Aistrítear an patrún ansin chuig substráit Grianchloch (teimpléad) atá trédhearcach go optúil agus an patrún ag baint úsáide as gineadóir patrún léasair nó léas leictreoin.
(3) Aistriú patrún (nochtadh) Anseo, baintear úsáid as meaisín fótailiteagrafaíocht chun an patrún a theilgean agus a chóipeáil ón teimpléad go dtí an ciseal sliseanna.
(4) Forbairt agus Bácáil ◈ Tar éis nochta, déantar an wafer a fhorbairt i dtuaslagán aigéadach nó alcaileach chun limistéir nochta an photoresist a bhaint. ◈ Nuair a bhaintear an photoresist nochta, déantar an sliseog a "bhácáilte" ag teocht íseal chun an grianghrafadóir atá fágtha a chruasú.
3. Próisis Déantúsaíochta Leathsheoltóra - Eitseáil agus Ionchlannú ian (1) Eitseáil Fhliuch agus Thirim ◈ Déantar eitseáil cheimiceach ar ardán mór fliuch. ◈ Úsáidtear cineálacha éagsúla réitigh aigéad, bonn agus loiscneach chun réimsí roghnaithe d'ábhair éagsúla a bhaint. ◈ Déantar BOE, nó eitseáil ocsaíd mhaolánach, as aigéad hidreafluarach maolánach le fluairíd amóiniam agus úsáidtear é chun dé-ocsaíd sileacain a bhaint gan an ciseal bun sileacain nó polaisileacóin a eitseáil. ◈ Úsáidtear aigéad fosfarach chun sraitheanna nítríde sileacain a eitseáil. ◈ Úsáidtear aigéad nítreach chun miotail a eitseáil. ◈ Baintear fótairéiseach le haigéad sulfarach. ◈ Le haghaidh eitseála tirim, cuirtear an wafer i seomra eitseála agus eitseáilte le plasma. ◈ Tá sábháilteacht phearsanra mar phríomhábhar imní. ◈ Úsáideann go leor fabs trealamh uathoibrithe chun an próiseas eitseála a dhéanamh. (2) Resist Stripping
Baintear an fótairéiseach go hiomlán as an sliseog ansin, rud a fhágann patrún ocsaíd ar an sliseog.
(3) Ionchlannú ian
◈ Athraíonn ionchlannú ian airíonna leictreacha na limistéar beachta laistigh de na sraitheanna atá ann cheana féin ar an sliseog.
◈ Úsáideann ionchlannáin ian feadáin luasaire ard-srutha agus maighnéid stiúrtha agus fócasaithe chun an dromchla wafer a thumadh le hiain dopants ar leith.
◈ Feidhmíonn an ocsaíd mar bhacainn fad is a dhéantar na ceimiceáin dhópála a thaisceadh ar an dromchla agus a idirleathadh isteach sa dromchla.
◈ Déantar an dromchla sileacain a théamh go 900 céim le haghaidh anáil, agus idirleata na hiain dopant ionchlannaithe isteach sa wafer sileacain.
4. Próiseas Déantúsaíochta Leathsheoltóra - Taiscí Scannán Thin
Is iomaí bealach agus ábhar a bhaineann le taisceadh scannán tanaí, a mhínítear ceann ar cheann thíos: (1) Ocsaíd Sileacain
Nuair a bhíonn sileacain ann in ocsaigin, fásfaidh SiO2 go teirmeach. Tagann ocsaigin ó ocsaigine nó gal uisce. Ní mór an teocht chomhthimpeallach a bheith 900 ~ 1200 céim. Is é an t-imoibriú ceimiceach a tharlaíonn
Si + O2 → SiO2
Si +2H2O ->SiO2 + 2H2
Léirítear dromchla an wafer sileacain tar éis ocsaídiúcháin roghnach san fhigiúr thíos:
Idirleata ocsaigin agus uisce tríd an SiO2 atá ann cheana féin agus comhcheanglaíonn siad le Si chun SiO2 breise a chruthú. Scaipeann uisce (gal) níos éasca ná ocsaigin, agus mar sin fásann an gal i bhfad níos tapúla.
Úsáidtear ocsaíd chun ciseal inslithe agus pasivation a sholáthar chun geata an trasraitheora a fhoirmiú. Úsáidtear ocsaigin thirim chun an geata agus an ciseal tanaí ocsaíd a fhoirmiú. Úsáidtear gal chun ciseal tiubh ocsaíd a dhéanamh. De ghnáth tá an ciseal ocsaíd inslithe thart ar 1500nm, agus is gnách go bhfuil an ciseal geata idir 200nm agus 500nm.
(2) Teistíocht Gaile Ceimiceach
Cruthaíonn sil-leagan ceimiceach gaile (CVD) scannán tanaí ar dhromchla foshraith trí dhianscaoileadh teirmeach agus/nó imoibriú comhdhúile gásacha.
Tá trí chineál bhunúsacha imoibreoirí CVD ann: ◈ Sil-leagan gaile ceimiceach atmaisféarach
◈ CVD brú íseal (LPCVD)
◈ CVD feabhsaithe plasma (PECVD)
Taispeántar thíos an léaráid scéimreach den phróiseas CVD ísealbhrú.
Is iad seo a leanas príomhphróisis imoibrithe CVD
i). Polysilicon PolysiliconSiH4 ->Si + 2h2 (600 céim )
Ráta taisce 100 - 200 nm /min
Is féidir gás fosfar (fosfín), bórón (diborane) nó arsanaic a chur leis. Is féidir polysilicon a dhópáil freisin le gás idirleata tar éis sil-leagan.
ii). Dé-ocsaíd sileacain dé-ocsaíd
SiH4 + O2→Sio2 + 2h2 (300 - 500 céim )
Úsáidtear SiO2 mar inslitheoir nó ciseal pasivation. De ghnáth cuirtear fosfar leis chun feidhmíocht sreabhadh leictreon níos fearr a fháil.
iii). Sileacan nítríde Siicon Nitride
3SiH4 + 4NH3 ->Si3N4 + 12H2
(Sileán) (Amóinia) (Nítríde)
(3) Sputtering
Buamáiltear an sprioc le hiain ardfhuinnimh amhail Ar+, agus bogfar na hadaimh sa sprioc agus iomprófar iad chuig an tsubstráit.
Is féidir miotail mar alúmanam agus tíotáiniam a úsáid mar spriocanna. (4) Galú
Téitear Al nó Au (ór) go dtí an pointe galú, agus comhdhlúthóidh an gal agus foirmeoidh sé scannán tanaí a chlúdaíonn dromchla an wafer.
Míneoidh an sampla seo a leanas go mion conas a fhoirmítear an ciorcad ar an sliseog sileacain céim ar chéim ón bhfótalitagrafaíocht, ón eitseáil go dtí an sil-leagan ian:
5. Próiseas Déantúsaíochta Leathsheoltóra - Tástáil Pacáistithe (Iarphróiseáil)
(1) Tástáil Wafer Tar éis an t-ullmhúchán ciorcaid deiridh a bheith críochnaithe, déantar na feistí tástála ar an wafer a thástáil trí úsáid a bhaint as modh tástála probe uathoibrithe chun táirgí lochtacha a bhaint.
(2) Dicing Wafer Tar éis na tástála taiscéalaíochta, gearrtar an sliseog ina sceallóga aonair.
(3) Sreangú agus pacáistiú ◈ Tá sliseanna aonair ceangailte leis an bhfráma luaidhe, agus tá luaidhe alúmanam nó óir ceangailte trí chomhbhrú teirmeach nó táthú ultrasonaic. ◈ Críochnaítear an pacáistiú tríd an bhfeiste a shéaladh i bpacáiste ceirmeach nó plaisteach. ◈ Ní mór tástáil fheidhmiúil deiridh a dhéanamh ar fhormhór na sliseanna fós sula seoltar chuig úsáideoirí iartheachtacha iad.
