半導體制造工藝及所需要的檢測設備解析

發(fā)布時(shí)間：2023-04-20　點(diǎn)擊量：670

半導體制造工藝及所需要的檢測設備解析

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

前端流程

1）電路和圖案設計首先，我們設計制造什么樣的半導體，即電路圖案。由于所需的電路模式因半導體的應用而異，因此設計每次也會(huì )發(fā)生變化。由于模式復雜，似乎重復并完成操作測試。

2）光掩模創(chuàng )建創(chuàng )建一個(gè)掩模，用于在半導體襯底上轉移步驟1）中設計的電路。到目前為止，它是使用計算機的案頭工作。

3）硅錠切割半導體的基礎是硅單晶。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(xiàn)鋸將硅錠切成薄片，制成圓盤(pán)狀晶圓。由于硅錠是圓形的，而半導體通常是方形的，因此一個(gè)晶圓可以獲得的平方數直接影響生產(chǎn)效率。截至 2022 年，通常有超過(guò) 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)儀和氧氣計的用武之地。當晶圓在拋光后被氧化時(shí)，它成為一個(gè)干擾因素，因此需要確認氧氣濃度低。

5）硅片的氧化從這里開(kāi)始，制造半導體的層壓過(guò)程開(kāi)始。在每個(gè)過(guò)程中，必要的過(guò)程重復多次以制造產(chǎn)品。氧化硅是一種絕緣層，即不導電的層，因此當需要絕緣層時(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(zhù)薄膜的過(guò)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（如氮氣（N2）或氬氣（Ar））代替。如果可以在真空中處理，則首先處于無(wú)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(guò)化學(xué)反應附著(zhù)薄膜的方法濺射法：使用薄膜形成材料的方法，該材料通過(guò)放電使材料電離，然后將其與硅片表面碰撞以附著(zhù)薄膜

7）光刻膠應用應用所謂的光刻膠，對光發(fā)生反應并抵抗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(xiàn)下的區域的光刻膠膜改變并轉移到硅片表面。可以說(shuō)，這個(gè)過(guò)程需要精細的技術(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(guò)程。光刻膠殘留的部分不會(huì )被刮擦。蝕刻類(lèi)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(guò)與化學(xué)品和氣體的化學(xué)反應剝離。如果在最后進(jìn)行清潔，則創(chuàng )建預期的電路。

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

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(guò)重復該過(guò)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(chēng)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計的功能。

后處理

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

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

3）成型使用樹(shù)脂或陶瓷封裝。如果在此過(guò)程中雜質(zhì)進(jìn)入內部，則半導體的壽命將縮短，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，內部也不會(huì )破裂。

4）完成執行并完成各種測試。

半導體制造不可少的潔凈室

我們周?chē)目諝庹б豢此坪鹾芨蓛?，但?shí)際上有微小的垃圾，看不見(jiàn)的病毒和細菌。當在這樣的環(huán)境中進(jìn)行半導體制造時(shí)，半導體首先具有微觀(guān)結構，因此即使電路之間粘附有細小灰塵，不良產(chǎn)品的可能性也會(huì )顯著(zhù)增加。它不是半導體，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 )擔心傳染病，對吧？在這種情況下，創(chuàng )建了符合最高衛生標準的潔凈室。潔凈室中的空氣通過(guò)高性能過(guò)濾器充滿(mǎn)清潔空氣，沒(méi)有碎屑。潔凈室中的氣壓設置高于外部。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，根據美國聯(lián)邦標準209E清潔度等級，潔凈室的清潔度標準被稱(chēng)為100級或1000級。目前，根據ISO的規定，每立方米1.0μ或以上的粉塵顆粒數為1~1級。此外，Techne Measurement還有一個(gè)屬于9級的潔凈室。

半導體開(kāi)發(fā)/制造、潔凈室露點(diǎn)儀、血氧儀、溫濕度計、風(fēng)速計

在半導體開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程中，去除顆粒、水分和氧氣等干擾因素是一個(gè)主要問(wèn)題。為了確認消除干擾，我們的露點(diǎn)儀、溫濕度計和血氧儀用于半導體制造、運輸和檢查等各種過(guò)程。還用于除濕空氣（干燥空氣）的除濕，以及測量和控制氮氣、氬氣、氦氣、氫氣等的氣體純度。相反，有些過(guò)程需要大量的水分，在此過(guò)程中，使用露點(diǎn)計來(lái)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?-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?-33°C~+<>°C露點(diǎn)
（<>）需要相對濕度水平控制的過(guò)程潔凈室?簡(jiǎn)易EE<>
（<>）需要大量的水分，需要管理恒定水分含量的過(guò)程 EE<>溫濕度計，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?