En 2020, se produjeron más de un billón de chips en todo el mundo, lo que equivale a 130 chips que posee y utiliza cada persona en el planeta.Aun así, la reciente escasez de chips sigue demostrando que este número aún no ha alcanzado su límite superior.
Aunque ya se pueden producir chips a tan gran escala, producirlos no es una tarea fácil.El proceso de fabricación de chips es complejo y hoy cubriremos los seis pasos más críticos: deposición, recubrimiento fotorresistente, litografía, grabado, implantación de iones y empaquetado.
Declaración
El paso de deposición comienza con la oblea, que se corta de un cilindro de silicio puro al 99,99% (también llamado “lingote de silicio”) y se pule hasta obtener un acabado extremadamente liso, y luego se deposita una fina película de material conductor, aislante o semiconductor. sobre la oblea, dependiendo de los requisitos estructurales, para que se pueda imprimir la primera capa sobre ella.Este importante paso a menudo se denomina "deposición".
A medida que los chips se vuelven cada vez más pequeños, la impresión de patrones en obleas se vuelve más compleja.Los avances en deposición, grabado y litografía son clave para hacer chips cada vez más pequeños y así impulsar la continuación de la Ley de Moore.Esto incluye técnicas innovadoras que utilizan nuevos materiales para hacer que el proceso de deposición sea más preciso.
Recubrimiento fotorresistente
Luego, las obleas se recubren con un material fotosensible llamado “fotorresistente” (también llamado “fotorresistente”).Hay dos tipos de fotorresistentes: "fotorresistentes positivos" y "fotorresistentes negativos".
La principal diferencia entre fotorresistentes positivos y negativos es la estructura química del material y la forma en que el fotorresistente reacciona a la luz.En el caso de los fotoprotectores positivos, el área expuesta a la luz ultravioleta cambia de estructura y se vuelve más soluble, preparándola así para el grabado y la deposición.Los fotorresistentes negativos, por otro lado, polimerizan en las zonas expuestas a la luz, lo que los hace más difíciles de disolver.Los fotorresistentes positivos son los más utilizados en la fabricación de semiconductores porque pueden alcanzar una resolución más alta, lo que los convierte en una mejor opción para la etapa de litografía.En la actualidad existen varias empresas en todo el mundo que producen fotoprotectores para la fabricación de semiconductores.
Fotolitografía
La fotolitografía es crucial en el proceso de fabricación de chips porque determina qué tan pequeños pueden ser los transistores del chip.En esta etapa, las obleas se colocan en una máquina de fotolitografía y se exponen a una luz ultravioleta intensa.Muchas veces son miles de veces más pequeños que un grano de arena.
La luz se proyecta sobre la oblea a través de una “placa de máscara” y la óptica de litografía (la lente del sistema DUV) se contrae y enfoca el patrón de circuito diseñado en la placa de máscara sobre el fotoprotector de la oblea.Como se describió anteriormente, cuando la luz incide en el fotorresistente, se produce un cambio químico que imprime el patrón de la placa de la máscara en el revestimiento del fotorresistente.
Conseguir que el patrón expuesto sea exactamente correcto es una tarea complicada, ya que en el proceso son posibles interferencias de partículas, refracción y otros defectos físicos o químicos.Es por eso que a veces necesitamos optimizar el patrón de exposición final corrigiendo específicamente el patrón en la máscara para que el patrón impreso tenga el aspecto que queremos.Nuestro sistema utiliza "litografía computacional" para combinar modelos algorítmicos con datos de la máquina de litografía y obleas de prueba para producir un diseño de máscara que es completamente diferente del patrón de exposición final, pero eso es lo que queremos lograr porque es la única manera de obtener la patrón de exposición deseado.
Grabando
El siguiente paso es eliminar el fotoprotector degradado para revelar el patrón deseado.Durante el proceso de “grabado”, la oblea se hornea y se revela, y parte del fotorresistente se elimina para revelar un patrón 3D de canal abierto.El proceso de grabado debe formar características conductoras de manera precisa y consistente sin comprometer la integridad y estabilidad generales de la estructura del chip.Las técnicas avanzadas de grabado permiten a los fabricantes de chips utilizar patrones dobles, cuádruples y espaciadores para crear las diminutas dimensiones de los diseños de chips modernos.
Al igual que los fotorresistentes, el grabado se divide en tipos "seco" y "húmedo".El grabado en seco utiliza un gas para definir el patrón expuesto en la oblea.El grabado húmedo utiliza métodos químicos para limpiar la oblea.
Un chip tiene docenas de capas, por lo que el grabado debe controlarse cuidadosamente para evitar dañar las capas subyacentes de una estructura de chip multicapa.Si el propósito del grabado es crear una cavidad en la estructura, es necesario asegurarse de que la profundidad de la cavidad sea exactamente la correcta.Algunos diseños de chips con hasta 175 capas, como 3D NAND, hacen que el paso de grabado sea particularmente importante y difícil.
Inyección de iones
Una vez que el patrón está grabado en la oblea, la oblea se bombardea con iones positivos o negativos para ajustar las propiedades conductoras de parte del patrón.Como material para obleas, el silicio como materia prima no es un aislante perfecto ni un conductor perfecto.Las propiedades conductoras del silicio se encuentran en algún punto intermedio.
Dirigir iones cargados al cristal de silicio para que se pueda controlar el flujo de electricidad para crear los interruptores electrónicos que son los componentes básicos del chip, los transistores, se llama "ionización", también conocida como "implantación de iones".Una vez ionizada la capa, se elimina el fotorresistente restante utilizado para proteger el área no grabada.
embalaje
Se requieren miles de pasos para crear un chip en una oblea y se necesitan más de tres meses para pasar del diseño a la producción.Para quitar el chip de la oblea, se corta en chips individuales usando una sierra de diamante.Estos chips, llamados "matriz desnuda", se dividen a partir de una oblea de 12 pulgadas, el tamaño más común utilizado en la fabricación de semiconductores, y debido a que el tamaño de los chips varía, algunas obleas pueden contener miles de chips, mientras que otras contienen sólo unos pocos. docena.
Luego, estas obleas desnudas se colocan sobre un "sustrato", un sustrato que utiliza una lámina metálica para dirigir las señales de entrada y salida de la oblea desnuda al resto del sistema.Luego se cubre con un "disipador de calor", un pequeño recipiente protector de metal plano que contiene un refrigerante para garantizar que el chip se mantenga frío durante el funcionamiento.
Perfil de la empresa
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. ha estado fabricando y exportando varias máquinas pequeñas de recogida y colocación desde 2010. Aprovechando nuestra propia I+D con experiencia y nuestra producción bien capacitada, NeoDen gana una gran reputación entre los clientes de todo el mundo.
con presencia global en más de 130 países, el excelente rendimiento, alta precisión y confiabilidad de NeoDenmáquinas PNPlos hacen perfectos para I+D, creación de prototipos profesionales y producción de lotes pequeños y medianos.Proporcionamos una solución profesional de equipos SMT integrales.
Dirección: No.18, Avenida Tianzihu, Ciudad de Tianzihu, Condado de Anji, Ciudad de Huzhou, Provincia de Zhejiang, China
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Hora de publicación: 24 de abril de 2022