Posisi penting teknologi litografi dalam industri semikonduktor (2)

● Analisis proses produksi chip semikonduktor

Untuk memahami proses produksi dari chip tersebut, kita perlu mengetahui bagaimana chip tersebut dibuat.Mari kita pelajari proses produksi chip dalam beberapa langkah.

1. Pemurnian silikon

Bahan untuk produksi chip dan chip lainnya adalah semikonduktor. Pada tahap ini, bahan utamanya adalah silikon, yang merupakan elemen non-logam. Dari sudut pandang kimia, ia terletak di persimpangan area elemen logam dan area elemen bukan logam dalam tabel periodik elemen. Karena memiliki sifat semikonduktor, maka cocok untuk pembuatan berbagai transistor kecil, dan saat ini menjadi salah satu bahan yang paling cocok untuk pembuatan sirkuit terpadu modern berskala besar.

Dalam proses pemurnian silikon, bahan baku silikon akan dilebur dan dimasukkan ke dalam tungku kuarsa yang besar.Pada saat ini, kristal benih dimasukkan ke dalam tungku sehingga kristal silikon tumbuh di sekitar kristal benih hingga terbentuk kristal silikon tunggal yang hampir sempurna.Di masa lalu, diameter ingot silikon kebanyakan 200 mm, dan produsen chip meningkatkan produksi wafer 300 mm.

Ingot silikon monokristalin

2. Memotong wafer

Batang silikon dibuat dan dibentuk menjadi silinder yang sempurna, yang kemudian akan dipotong-potong, yang disebut wafer.Wafer sebenarnya digunakan untuk pembuatan chip.Yang disebut" potong wafer" adalah menggunakan mesin untuk memotong sepotong wafer silikon dengan spesifikasi yang telah ditentukan dari satu batang silikon kristal, dan membaginya menjadi beberapa area kecil, yang masing-masing akan menjadi inti dari sebuah chip (Die).Secara umum, semakin tipis wafer yang dipotong, semakin banyak chip yang bisa dibuat dengan jumlah bahan silikon yang sama.

Sistem pembersihan wafer tunggal ORION

3. Fotolitografi

Bahan fotoresis dilapisi pada lapisan oksida silikon yang diperoleh dengan perlakuan panas. Sinar ultraviolet menyinari substrat silikon melalui templat yang dicetak dengan pola struktur sirkuit kompleks dari chip, dan bahan fotoresis dilarutkan di tempat yang disinari oleh sinar ultraviolet.Untuk mencegah area yang tidak perlu terkena gangguan cahaya, masker harus dibuat untuk menutupi area tersebut.Ini adalah proses yang sangat rumit, dan kerumitan setiap topeng harus dijelaskan oleh lusinan gigabyte data.

4. Etsa

Ini adalah operasi penting dalam proses produksi chip, dan juga merupakan teknologi penting dalam industri chip.Teknologi etsa mendorong penerapan cahaya hingga batasnya.Pengetsaan tersebut menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang yang pendek dan besarlensa.Cahaya panjang gelombang pendek menyinari lubang topeng kuarsa ini pada film fotoresis untuk mengeksposnya.Selanjutnya, matikan lampu dan lepaskan topeng, dan gunakan larutan kimia khusus untuk membersihkan film fotoresis yang terbuka dan lapisan silikon di sebelah film penahan.

Area fotolitografi dariAMDPabrik GlobalFoundries di Dresden, Jerman (Gambar Drive House)

Kemudian, silikon yang terpapar akan dibombardir oleh atom, sehingga substrat silikon yang terpapar dikotori sebagian, sehingga mengubah keadaan konduktif area ini untuk membuat sumur-N atau sumur-P. Dikombinasikan dengan substrat yang diproduksi di atas, sirkuit gerbang chip selesai. Naik.

5. Duplikasi, layering

Untuk memproses lapisan baru sirkuit, silikon oksida ditanam kembali, dan kemudian lapisan polisilikon diendapkan, bahan fotoresis diterapkan, dan proses fotokopi dan etsa diulang untuk mendapatkan struktur parit yang mengandung polisilikon dan silikon oksida.Ulangi berkali-kali untuk membentuk struktur 3D, yang merupakan inti dari chip akhir.Isi di tengah setiap beberapa lapisan dengan logam sebagai konduktor.Jumlah lapisan ditentukan oleh tata letak transistor dan skala transistor chip selama desain, serta jumlah arus yang mengalir.

6. Paket

Pada saat ini chip berupa sepotong wafer, tidak dapat digunakan langsung oleh pengguna, harus dibungkus dengan kemasan keramik atau plastik, sehingga dapat dengan mudah dipasang pada papan sirkuit.Struktur paket berbeda, tetapi semakin canggih paket chip, semakin kompleks. Paket baru seringkali dapat meningkatkan kinerja listrik dan stabilitas chip, dan secara tidak langsung memberikan landasan yang kokoh dan andal untuk peningkatan frekuensi utama.

7, beberapa tes

Pengujian adalah bagian penting dari pembuatan chip dan pengujian yang diperlukan sebelum chip meninggalkan pabrik.Langkah ini akan menguji kinerja kelistrikan wafer untuk memeriksa apakah ada kesalahan dan di langkah mana kesalahan ini terjadi (jika memungkinkan).Selanjutnya, setiap inti chip pada wafer akan diuji secara terpisah.

Chip tersebut lulus tes demi tes

Karena struktur kompleks dan kepadatan tinggi SRAM (memori akses acak statis, komposisi dasar cache dalam chip), cache adalah bagian chip yang rawan masalah, dan pengujian cache juga merupakan bagian penting. dari uji chip.

Setiap chip akan diuji sepenuhnya untuk memverifikasi semua fungsinya.Beberapa chip dapat bekerja pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga ditandai dengan frekuensi yang lebih tinggi; dan beberapa chip ditandai dengan frekuensi yang lebih rendah karena berbagai alasan.Akhirnya, chip individu mungkin memiliki beberapa cacat fungsional. Jika masalahnya terletak pada cache, pabrikan masih dapat memblokir beberapa cache-nya, yang berarti chip tersebut masih dapat dijual, tetapi mungkin produk kelas bawah seperti Celeron. .

Sebelum chip dimasukkan ke dalam kotak kemasan, biasanya dilakukan tes akhir untuk memastikan bahwa pekerjaan sebelumnya akurat.Menurut frekuensi operasi maksimum yang telah ditentukan sebelumnya dan cache yang berbeda, mereka ditempatkan dalam paket yang berbeda dan dijual di seluruh dunia.