Nel 2020, in tutto il mondo sono stati prodotti più di un trilione di chip, il che equivale a 130 chip posseduti e utilizzati da ogni persona sul pianeta.Nonostante ciò, la recente carenza di chip continua a dimostrare che questo numero non ha ancora raggiunto il limite massimo.
Anche se i chip possono già essere prodotti su larga scala, produrli non è un compito facile.Il processo di produzione dei chip è complesso e oggi tratteremo le sei fasi più critiche: deposizione, rivestimento fotoresist, litografia, incisione, impiantazione ionica e imballaggio.
Deposizione
La fase di deposizione inizia con il wafer, che viene tagliato da un cilindro di silicio puro al 99,99% (chiamato anche "lingotto di silicio") e lucidato fino a ottenere una finitura estremamente liscia, quindi viene depositata una sottile pellicola di materiale conduttore, isolante o semiconduttore. sul wafer, a seconda delle esigenze strutturali, in modo che su di esso possa essere stampato il primo strato.Questo passo importante viene spesso definito “deposizione”.
Man mano che i chip diventano sempre più piccoli, i modelli di stampa sui wafer diventano più complessi.I progressi nella deposizione, nell'incisione e nella litografia sono fondamentali per rendere i chip sempre più piccoli e favorire così la continuazione della Legge di Moore.Ciò include tecniche innovative che utilizzano nuovi materiali per rendere il processo di deposizione più preciso.
Rivestimento fotoresist
I wafer vengono poi rivestiti con un materiale fotosensibile chiamato “photoresist” (detto anche “fotoresist”).Esistono due tipi di fotoresist: “fotoresist positivi” e “fotoresist negativi”.
La principale differenza tra fotoresist positivi e negativi è la struttura chimica del materiale e il modo in cui il fotoresist reagisce alla luce.Nel caso dei fotoresist positivi, l'area esposta alla luce UV cambia struttura e diventa più solubile, preparandola così all'attacco e alla deposizione.I fotoresist negativi, invece, polimerizzano nelle aree esposte alla luce, il che li rende più difficili da dissolvere.I fotoresist positivi sono i più utilizzati nella produzione di semiconduttori perché possono raggiungere una risoluzione più elevata, rendendoli una scelta migliore per la fase di litografia.Ora ci sono numerose aziende in tutto il mondo che producono fotoresist per la produzione di semiconduttori.
Fotolitografia
La fotolitografia è fondamentale nel processo di produzione dei chip perché determina quanto piccoli possono essere i transistor sul chip.In questa fase, i wafer vengono inseriti in una macchina per fotolitografia e esposti alla luce ultravioletta profonda.Molte volte sono migliaia di volte più piccole di un granello di sabbia.
La luce viene proiettata sul wafer attraverso una “piastra maschera” e l'ottica della litografia (la lente del sistema DUV) si restringe e focalizza il modello circuitale progettato sulla piastra maschera sul fotoresist sul wafer.Come descritto in precedenza, quando la luce colpisce il fotoresist, si verifica un cambiamento chimico che imprime il motivo sulla piastra della maschera sul rivestimento del fotoresist.
Ottenere esattamente il modello esposto è un compito complicato, poiché nel processo sono possibili interferenze di particelle, rifrazione e altri difetti fisici o chimici.Ecco perché a volte dobbiamo ottimizzare il modello di esposizione finale correggendo in modo specifico il modello sulla maschera per far sì che il modello stampato abbia l'aspetto che desideriamo.Il nostro sistema utilizza la "litografia computazionale" per combinare modelli algoritmici con i dati della macchina litografica e testare i wafer per produrre un design della maschera che è completamente diverso dal modello di esposizione finale, ma è ciò che vogliamo ottenere perché è l'unico modo per ottenere il modello di esposizione desiderato.
Acquaforte
Il passaggio successivo consiste nel rimuovere il fotoresist degradato per rivelare il modello desiderato.Durante il processo di "incisione", il wafer viene cotto e sviluppato e parte del fotoresist viene lavato via per rivelare un modello 3D a canale aperto.Il processo di incisione deve formare caratteristiche conduttive in modo preciso e coerente senza compromettere l'integrità e la stabilità complessive della struttura del chip.Le tecniche di incisione avanzate consentono ai produttori di chip di utilizzare modelli doppi, quadrupli e basati su distanziatori per creare le dimensioni minuscole dei moderni progetti di chip.
Come i fotoresist, l'incisione è divisa in tipi “secco” e “umido”.L'incisione a secco utilizza un gas per definire il motivo esposto sul wafer.L'incisione a umido utilizza metodi chimici per pulire il wafer.
Un chip ha dozzine di strati, quindi l'attacco deve essere controllato attentamente per evitare di danneggiare gli strati sottostanti di una struttura di chip multistrato.Se lo scopo dell'incisione è creare una cavità nella struttura, è necessario assicurarsi che la profondità della cavità sia esattamente corretta.Alcuni progetti di chip con un massimo di 175 strati, come 3D NAND, rendono la fase di incisione particolarmente importante e difficile.
Iniezione di ioni
Una volta inciso il motivo sul wafer, il wafer viene bombardato con ioni positivi o negativi per regolare le proprietà conduttive di parte del motivo.Come materiale per i wafer, il silicio, materia prima, non è un isolante perfetto né un conduttore perfetto.Le proprietà conduttive del silicio rientrano nel mezzo.
Dirigere gli ioni carichi nel cristallo di silicio in modo che il flusso di elettricità possa essere controllato per creare gli interruttori elettronici che sono gli elementi costitutivi di base del chip, i transistor, è chiamato “ionizzazione”, noto anche come “impianto ionico”.Dopo che lo strato è stato ionizzato, il fotoresist rimanente utilizzato per proteggere l'area non incisa viene rimosso.
Confezione
Per creare un chip su un wafer sono necessari migliaia di passaggi e sono necessari più di tre mesi per passare dalla progettazione alla produzione.Per rimuovere il chip dal wafer, questo viene tagliato in singoli chip utilizzando una sega diamantata.Questi chip, chiamati “bare die”, sono separati da un wafer da 12 pollici, la dimensione più comune utilizzata nella produzione di semiconduttori, e poiché la dimensione dei chip varia, alcuni wafer possono contenere migliaia di chip, mentre altri ne contengono solo pochi. dozzina.
Questi wafer nudi vengono quindi posizionati su un “substrato”, un substrato che utilizza un foglio di metallo per dirigere i segnali di ingresso e uscita dal wafer nudo al resto del sistema.Viene quindi coperto con un "dissipatore di calore", un piccolo contenitore protettivo metallico piatto contenente un liquido refrigerante per garantire che il chip rimanga freddo durante il funzionamento.
Profilo Aziendale
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. produce ed esporta varie piccole macchine pick and place dal 2010. Approfittando della nostra ricca esperienza di ricerca e sviluppo e di una produzione ben addestrata, NeoDen conquista un'ottima reputazione da parte dei clienti di tutto il mondo.
con presenza globale in oltre 130 paesi, le eccellenti prestazioni, l'elevata precisione e l'affidabilità di NeoDenMacchine PNPli rendono perfetti per ricerca e sviluppo, prototipazione professionale e produzione in lotti medio-piccoli.Forniamo soluzioni professionali di apparecchiature SMT complete.
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Orario di pubblicazione: 24 aprile 2022