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这次,我们来解说一下这样的硅片制造工艺和需求高涨的理由。
什么是硅片
硅片是半导体的材料基板(基板)。正如其名,是由硅制成的零件,其特征是呈薄圆盘状。 表面为镜面加工,彻底排除了微细的凹凸和微粒。在半导体的初期阶段的制造中,半导体制造商使用半导体制造装置,通过在硅片内部形成微细的电路来制造半导体芯片。
清洗硅片
清洗半导体材料硅片的工序。半导体工序中也进行清洗是因为,即使一点点硅片上有污渍,电路也会产生缺陷。
该工序去除以下种类的污渍。
·从包装中取出或从工厂外部空气附着的粒子
·工厂使用的药液中含有的微量重金属原子和碳分子等
·人的头屑和污垢中含有的碳、汗中含有的油脂等
成膜
成膜是制作在硅片上形成电路所需的材料层的工序。电路的原材料是氧化硅和铝,在硅片上形成作为布线和晶体管等的薄膜层。
成膜工序大致有三种方法:
·溅射法:将离子碰撞铝块,剥离铝原子,堆积在硅片上形成层
·CVD法:在晶片上形成由气体化学反应生成的分子层
·热氧化:加热硅片形成氧化硅膜
成膜后,通过刷子、纯水、纳米喷雾等物理清洗除去微细粒子。
抗蚀剂涂层
将光致抗蚀剂(感光剂)涂布在硅片表面的工序。利用使硅片旋转的离心力,形成均匀的抗蚀剂膜。 通过感光材料的涂布,可以对光做出反应,烙上电路图案。其特征还在于,根据照射的光源种类,选择不同的感光材料。
抗蚀剂剥离
剥离剩下的光致抗蚀剂的工序。
光刻胶剥离有两种方法:1)使用水站等药液进行剥离2)通过与气体的化学反应灰化(灰化)抗蚀剂
残留在硅片上的杂质被药液浸泡去除。
组装
重复以上工序多次形成集成电路后,进行检查(评价测试)和组装。把硅片切割成一块一块芯片。引线键合:将芯片固定在一个叫引线框的金属框上,用金线连接。经过上述工序,用陶瓷或树脂等封装封入(封装)。
日益增长的硅片需求
近年来,硅片的需求急剧增长。因为由于以下因素,半导体的生产数量也在增加。
·第五代移动通信系统“5G”的普及
·电动汽车和混合动力汽车等的生产数量增加
·人工智能和IoT等创新技术的扩大
硅片和半导体的外观检查
这里介绍一种在硅片和半导体上进行的外观检查。硅片的外观检查在拍摄电路图案前后进行检查。“在复制电路图案之前进行的检查”主要是由供货的半导体设备制造商进行的检查。 除了异物以外,还会进行缺损、伤痕、变形等的检查。
主要检查有以下两个(镜面晶片的检查,有图案晶片的检查)。
在镜面晶片的检查中,用检测器检测对硅片表面照射激光束后反射的散射光。电路图案被转印到镜像晶片上的就是“有图案晶片的检查”。采用明视野式检查装置、暗视野式检查、SEM式检查装置等制造商独有的技术。 通过读取硅片表面的图案图像并与正常图案进行比较来检测缺陷。“复制电路图案后的检查”是半导体制造商进行的检查。 晶片表面有附着灰尘和碳的物质,也有图案转印时的偏差异物化的物质。
以下是复制电路图案后的主要检查(电子显微镜检查,用检查装置进行检查)。根据激光异物检查中检查的异物位置定位电子显微镜,将异物的信息作为图像数据记录,进行分析和评价。在检查装置中,在形成电路图案后,检查电路的电气特性是否正常。