En 2020, plus d’un billion de puces ont été produites dans le monde, ce qui équivaut à 130 puces détenues et utilisées par chaque habitant de la planète.Pourtant, la récente pénurie de puces continue de montrer que ce nombre n’a pas encore atteint sa limite supérieure.
Même si les puces peuvent déjà être produites à si grande échelle, leur production n’est pas une tâche facile.Le processus de fabrication des puces est complexe et nous aborderons aujourd'hui les six étapes les plus critiques : le dépôt, le revêtement de photorésist, la lithographie, la gravure, l'implantation ionique et l'emballage.
Déposition
L'étape de dépôt commence par la tranche, qui est découpée dans un cylindre de silicium pur à 99,99 % (également appelé « lingot de silicium ») et polie pour obtenir une finition extrêmement lisse, puis un mince film de matériau conducteur, isolant ou semi-conducteur est déposé. sur la tranche, en fonction des exigences structurelles, afin que la première couche puisse y être imprimée.Cette étape importante est souvent appelée « dépôt ».
À mesure que les puces deviennent de plus en plus petites, les motifs d’impression sur les tranches deviennent plus complexes.Les progrès en matière de dépôt, de gravure et de lithographie sont essentiels pour rendre les puces toujours plus petites et ainsi permettre le maintien de la loi de Moore.Cela inclut des techniques innovantes qui utilisent de nouveaux matériaux pour rendre le processus de dépôt plus précis.
Revêtement photorésistant
Les plaquettes sont ensuite recouvertes d'un matériau photosensible appelé « photoresist » (également appelé « photoresist »).Il existe deux types de photorésists : les « photorésists positifs » et les « photorésists négatifs ».
La principale différence entre les photorésists positifs et négatifs réside dans la structure chimique du matériau et dans la façon dont le photorésist réagit à la lumière.Dans le cas des photorésists positifs, la zone exposée à la lumière UV change de structure et devient plus soluble, la préparant ainsi à la gravure et au dépôt.Les photorésists négatifs, en revanche, polymérisent dans les zones exposées à la lumière, ce qui les rend plus difficiles à dissoudre.Les photorésists positifs sont les plus utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs car ils peuvent atteindre une résolution plus élevée, ce qui en fait un meilleur choix pour l'étape de lithographie.Il existe désormais un certain nombre d’entreprises dans le monde qui produisent des photorésists pour la fabrication de semi-conducteurs.
Photolithographie
La photolithographie est cruciale dans le processus de fabrication des puces car elle détermine la taille des transistors présents sur la puce.À ce stade, les plaquettes sont placées dans une machine de photolithographie et exposées à une lumière ultraviolette profonde.Souvent, ils sont des milliers de fois plus petits qu’un grain de sable.
La lumière est projetée sur la tranche à travers une « plaque de masque » et l'optique de lithographie (la lentille du système DUV) rétrécit et focalise le motif de circuit conçu sur la plaque de masque sur la résine photosensible de la tranche.Comme décrit précédemment, lorsque la lumière frappe la résine photosensible, un changement chimique se produit qui imprime le motif de la plaque de masque sur le revêtement de résine photosensible.
Obtenir le motif exposé exactement est une tâche délicate, avec des interférences de particules, de réfraction et d'autres défauts physiques ou chimiques tous possibles dans le processus.C'est pourquoi nous devons parfois optimiser le motif d'exposition final en corrigeant spécifiquement le motif sur le masque pour que le motif imprimé ressemble à ce que nous souhaitons.Notre système utilise la « lithographie computationnelle » pour combiner des modèles algorithmiques avec les données de la machine de lithographie et des plaquettes de test afin de produire une conception de masque complètement différente du modèle d'exposition final, mais c'est ce que nous voulons réaliser car c'est le seul moyen d'obtenir le modèle d’exposition souhaité.
Gravure
L'étape suivante consiste à retirer la résine photosensible dégradée pour révéler le motif souhaité.Au cours du processus de « gravure », la tranche est cuite et développée, et une partie de la résine photosensible est lavée pour révéler un motif 3D à canal ouvert.Le processus de gravure doit former des éléments conducteurs avec précision et cohérence sans compromettre l'intégrité et la stabilité globales de la structure de la puce.Des techniques de gravure avancées permettent aux fabricants de puces d'utiliser des motifs doubles, quadruples et basés sur des espaceurs pour créer les dimensions minuscules des conceptions de puces modernes.
Comme les photorésists, la gravure est divisée en types « secs » et « humides ».La gravure sèche utilise un gaz pour définir le motif exposé sur la tranche.La gravure humide utilise des méthodes chimiques pour nettoyer la plaquette.
Une puce comporte des dizaines de couches, la gravure doit donc être soigneusement contrôlée pour éviter d'endommager les couches sous-jacentes d'une structure de puce multicouche.Si le but de la gravure est de créer une cavité dans la structure, il est nécessaire de s’assurer que la profondeur de la cavité est exactement correcte.Certaines conceptions de puces comportant jusqu'à 175 couches, comme la NAND 3D, rendent l'étape de gravure particulièrement importante et difficile.
Injection d'ions
Une fois le motif gravé sur la tranche, celle-ci est bombardée d'ions positifs ou négatifs pour ajuster les propriétés conductrices d'une partie du motif.En tant que matériau pour les plaquettes, le silicium, matière première, n’est ni un isolant parfait ni un conducteur parfait.Les propriétés conductrices du silicium se situent quelque part entre les deux.
Diriger des ions chargés dans le cristal de silicium afin que le flux d'électricité puisse être contrôlé pour créer les commutateurs électroniques qui sont les éléments de base de la puce, les transistors, est appelé « ionisation », également connu sous le nom « d'implantation ionique ».Une fois la couche ionisée, la résine photosensible restante utilisée pour protéger la zone non gravée est retirée.
Emballage
Des milliers d’étapes sont nécessaires pour créer une puce sur une plaquette, et il faut plus de trois mois pour passer de la conception à la production.Pour retirer la puce de la plaquette, elle est découpée en copeaux individuels à l'aide d'une scie diamantée.Ces puces, appelées « puces nues », sont découpées à partir d'une tranche de 12 pouces, la taille la plus couramment utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs, et comme la taille des puces varie, certaines tranches peuvent contenir des milliers de puces, tandis que d'autres n'en contiennent que quelques-unes. douzaine.
Ces tranches nues sont ensuite placées sur un « substrat », un substrat qui utilise une feuille métallique pour diriger les signaux d'entrée et de sortie de la tranche nue vers le reste du système.Elle est ensuite recouverte d'un « dissipateur thermique », un petit récipient de protection métallique plat contenant un liquide de refroidissement pour garantir que la puce reste froide pendant le fonctionnement.
Profil de l'entreprise
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. fabrique et exporte diverses petites machines de sélection et de placement depuis 2010. Tirant parti de notre propre R&D expérimentée et d'une production bien formée, NeoDen gagne une grande réputation auprès des clients du monde entier.
avec une présence mondiale dans plus de 130 pays, les excellentes performances, la haute précision et la fiabilité de NeoDenAppareils PNPles rendent parfaits pour la R&D, le prototypage professionnel et la production de petits et moyens lots.Nous fournissons une solution professionnelle d’équipement SMT unique.
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Heure de publication : 24 avril 2022