2020 年には、世界中で 1 兆個を超えるチップが生産され、これは地球上の 1 人当たり 130 個のチップに相当します。それでも、最近のチップ不足は、この数がまだ上限に達していないことを示し続けています。
チップはすでにこれほど大規模に生産できていますが、その生産は簡単な作業ではありません。チップの製造プロセスは複雑ですが、今回は、堆積、フォトレジスト コーティング、リソグラフィ、エッチング、イオン注入、パッケージングの 6 つの最も重要なステップについて説明します。
堆積
堆積ステップは、99.99% 純度のシリコン シリンダー (「シリコン インゴット」とも呼ばれる) から切り出されて非常に滑らかに仕上げられるまで研磨されたウェーハから始まり、その後、導体、絶縁体、または半導体材料の薄膜が堆積されます。構造上の要件に応じて、ウエハ上に最初の層を印刷できるようにします。この重要なステップは、「堆積」と呼ばれることがよくあります。
チップがますます小さくなるにつれて、ウェハ上の印刷パターンはより複雑になります。堆積、エッチング、リソグラフィーの進歩は、チップをさらに小さくし、ムーアの法則の継続を推進する鍵となります。これには、新しい材料を使用して蒸着プロセスをより正確にする革新的な技術が含まれます。
フォトレジストコーティング
次に、ウェーハは「フォトレジスト」と呼ばれる感光性材料でコーティングされます（「フォトレジスト」とも呼ばれます）。フォトレジストには「ポジ型フォトレジスト」と「ネガ型フォトレジスト」の2種類があります。
ポジ型フォトレジストとネガ型フォトレジストの主な違いは、材料の化学構造とフォトレジストが光に反応する方法です。ポジ型フォトレジストの場合、UV 光にさらされた領域は構造が変化し、より溶解しやすくなり、エッチングと堆積の準備が整います。一方、ネガ型フォトレジストは光にさらされた領域で重合するため、溶解しにくくなります。ポジ型フォトレジストは、より高い解像度を実現できるため、半導体製造で最もよく使用され、リソグラフィー段階に適しています。現在、半導体製造用のフォトレジストを製造する企業が世界中に数多くあります。
フォトリソグラフィー
フォトリソグラフィーは、チップ上のトランジスタをどれだけ小さくできるかを決定するため、チップ製造プロセスにおいて非常に重要です。この段階で、ウェーハはフォトリソグラフィー装置に置かれ、深紫外光にさらされます。多くの場合、それらは砂粒より数千倍も小さいです。
光は「マスク プレート」を通してウェーハに投影され、リソグラフィ光学系 (DUV システムのレンズ) が縮小して、マスク プレート上の設計された回路パターンの焦点をウェーハ上のフォトレジストに合わせます。前述したように、光がフォトレジストに当たると化学変化が起こり、マスク プレート上のパターンがフォトレジスト コーティングに転写されます。
露光パターンを正確に正確に取得することは、プロセス中に粒子の干渉、屈折、その他の物理的または化学的欠陥が発生する可能性があるため、難しい作業です。そのため、印刷パターンを希望どおりに見せるために、マスク上のパターンを特別に修正することによって、最終的な露光パターンを最適化する必要がある場合があります。私たちのシステムは「コンピューテーショナル リソグラフィー」を使用して、アルゴリズム モデルとリソグラフィー マシンおよびテスト ウェーハからのデータを組み合わせて、最終的な露光パターンとは完全に異なるマスク デザインを生成します。しかし、それが私たちが達成したいことです。それが、希望の露光パターンを選択します。
エッチング
次のステップでは、劣化したフォトレジストを除去して、目的のパターンを露出させます。「エッチング」プロセスでは、ウェーハがベークおよび現像され、フォトレジストの一部が洗い流されて、オープン チャネルの 3D パターンが現れます。エッチングプロセスでは、チップ構造の全体的な完全性と安定性を損なうことなく、導電性フィーチャーを正確かつ一貫して形成する必要があります。高度なエッチング技術により、チップメーカーは二重、四重、およびスペーサーベースのパターンを使用して、最新のチップ設計の微細な寸法を作成できるようになります。
フォトレジストと同様に、エッチングも「ドライ」タイプと「ウェット」タイプに分けられます。ドライエッチングでは、ガスを使用してウェーハ上に露出したパターンを定義します。ウェット エッチングでは、化学的方法を使用してウェーハを洗浄します。
チップには数十の層があるため、多層チップ構造の下層に損傷を与えないようにエッチングを慎重に制御する必要があります。エッチングの目的が構造内に空洞を作成することである場合、空洞の深さが正確に正しいことを確認する必要があります。3D NAND など、最大 175 層の一部のチップ設計では、エッチング ステップが特に重要かつ困難になります。
イオン注入
パターンがウェーハ上にエッチングされると、パターンの一部の導電特性を調整するためにウェーハに正または負のイオンが照射されます。ウェーハの材料であるシリコンは、完全な絶縁体でも完全な導体でもありません。シリコンの導電特性は、その中間に位置します。
荷電イオンをシリコン結晶に誘導して電気の流れを制御し、チップの基本構成要素である電子スイッチ、つまりトランジスタを作成することを「イオン化」と呼び、「イオン注入」とも呼ばれます。層がイオン化された後、エッチングされていない領域を保護するために使用された残りのフォトレジストが除去されます。
包装
ウェハ上にチップを作成するには数千の工程が必要で、設計から生産までには 3 か月以上かかります。ウェーハからチップを取り出すには、ダイヤモンドソーを使用してチップを個々のチップに切断します。「ベア ダイ」と呼ばれるこれらのチップは、半導体製造で使用される最も一般的なサイズの 12 インチ ウェハから分割されます。チップのサイズはさまざまであるため、一部のウェハには数千個のチップが含まれている場合もあれば、他のウェハには数個しか含まれていない場合があります。ダース。
これらのベア ウェーハは、「基板」上に配置されます。この基板は、ベア ウェーハからの入出力信号をシステムの残りの部分に送信するために金属箔を使用します。次に、動作中にチップが確実に低温に保たれるように、冷却剤が入った小さな平らな金属製の保護容器である「ヒートシンク」で覆われます。
会社概要
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. は、2010 年以来、さまざまな小型ピック アンド プレース マシンの製造と輸出を行っています。NeoDen は、豊富な経験を積んだ独自の研究開発とよく訓練された生産を活用して、世界中の顧客から高い評価を得ています。
NeoDen は 130 か国以上でグローバルに展開しており、優れたパフォーマンス、高精度、信頼性を備えています。PNPマシン研究開発、プロのプロトタイピング、小規模から中規模のバッチ生産に最適です。私たちはワンストップSMT装置の専門的なソリューションを提供します。
追加: 中国浙江省湖州市安吉県天子湖鎮天子湖大道18号
電話: 86-571-26266266
投稿時間: 2022 年 4 月 24 日