ساخت و آزمایش ویفر

ویفرساختوتتست

تولید ویفر در ساخت مدار یکپارچه نیمه هادی را می توان به پنج مرحله تولید تقسیم کرد:

این سند سه مرحله اول را به شرح زیر توصیف می کند:

· آماده سازی ویفر

· تولید ویفر

آزمون ویفر

0010-37264 Cooldown اتاق Cooldown Multi Slot Ass'y

آماده سازی ویفر
در ساخت ویفر ، روند افزایش اندازه است که پیامدهای زیر را دارد: بهره وری: افزایش اندازه ویفر می تواند به طور قابل توجهی بهره وری را بهبود بخشد. هنگام پردازش ویفرهای بزرگ ، تعداد کل تراشه هایی که می توانند در هر واحد زمان تولید شوند به دلیل افزایش قابل توجه در تعداد تراشه هایی که می توانند در هر ویفر قرار بگیرند افزایش می یابد.
هزینه های تولید: افزایش اندازه ویفر می تواند هزینه های تولید را کاهش دهد. اندازه های بزرگ ویفر باعث کاهش تلفات ویفر به ویفر می شود و باعث بهبود بیشتر مواد می شود ، در حالی که میانگین هزینه در هر مرگ را کاهش می دهد.

طراحی تراشه: اندازه های بزرگ ویفر فضای بیشتری را برای طراحی تراشه فراهم می کند و طراحان را قادر می سازد تا به طرح های مدار پیچیده تر و کارآمدتر روی یک ویفر واحد دست یابند.
پیچیدگی فرآیند: افزایش اندازه ویفر همچنین پیچیدگی فرآیند تولید را افزایش می دهد. به عنوان مثال ، برای یکنواختی رشد سیلیکون مونوکریستالی الزامات بالاتری وجود دارد ، و پارامترهایی مانند دما و سرعت چرخش هنگام ترسیم میله های سیلیکون مونوکریستالی با اندازه بزرگ باید دقیقاً کنترل شود.

سرمایه گذاری تجهیزات: خط تولید ویفرهای با اندازه بزرگ نیاز به تجهیزات ویژه ای دارد ، مانند هزینه یک دستگاه لیتوگرافی EUV واحد از 100 میلیون دلار آمریکا فراتر می رود و تجهیزات پشتیبانی و تجهیزات حامی گران است.

ویفرساخت

تولید ویفر پیوند اصلی تولید مدار یکپارچه نیمه هادی است که مطابق با یک جریان خاص فرآیند است ، از طریق تمیز کردن ویفر مکرر ، آماده سازی فیلم نازک ، الگوی فوتولیتوگرافی ، اچ و دوپینگ و سایر فرآیندهای پردازش و در نهایت تولید تراشه مدارهای یکپارچه در ویفر را تکمیل می کند.
امکانات تولید ویفر غالباً بر اساس ماژول های فرآیند فردی به مناطق مختلف تقسیم می شوند تا یک فرآیند تولید صاف و کارآمد اطمینان حاصل شود.

منطقه لیتوگرافی: الگوی مدار طراحی شده به سطح ویفر منتقل می شود. قرار گرفتن در معرض ، توسعه و اچینگ توسط نورپردازی ها و شبکیه ها انجام می شود. فوتوریست تحت یک واکنش شیمیایی تحت نور UV قرار می گیرد تا الگویی را تشکیل دهد که مطابق با الگوی شبکیه باشد. سپس ، منطقه ای که توسط نورپردازی محافظت نمی شود ، با اچ کردن برای شکل گیری ساختار مدار مورد نظر برداشته می شود. با کاهش اندازه ویژگی دستگاه ، طول موج منبع نور مورد استفاده دستگاه لیتوگرافی به جهت ماوراء بنفش عمیق برای بهبود دقت لیتوگرافی تغییر می کند. امروزه ، اتاق لیتوگرافی بیشتر با نور زرد روشن می شود ، بنابراین اتاق لیتوگرافی گاهی اوقات منطقه اتاق زرد نامیده می شود.
منطقه اچینگ: مواد را از سطح ویفر خارج می کند تا یک الگوی خاص شکل بگیرد. این شامل اچ کردن مرطوب و اچ کردن خشک است. اچینگ مرطوب از یک محلول شیمیایی برای از بین بردن مواد استفاده می کند ، در حالی که اچینگ خشک مواد را با روش های فیزیکی یا شیمیایی مانند پرتوهای یون پلاسما یا واکنش پذیر از بین می برد. در روزهای ابتدایی ، عمدتاً اچ کردن مرطوب بود که معمولاً در یک منطقه تمیز می شد. با این حال ، با کاهش اندازه ویژگی دستگاه ، از اچ خشک ناهمسانگرد بیشتر استفاده می شود. اچینگ خشک کنترل بهتر جانبی و کنترل ابعاد بحرانی را برای پاسخگویی به نیازهای ساختارهای مدار ریز فراهم می کند.

منطقه کاشت یون: خواص الکتریکی سطح ویفر را تنظیم کنید تا لایه دوپینگ مورد نظر تشکیل شود. یک پرتوی شتاب از اتم های دوپ شده برای بمباران سطح ویفر با استفاده از یک ایمپلنت یونی استفاده می شود و اتمهای ناخالصی را به ویفر تزریق می کند. ویفرهای تزریق شده به طور معمول برای ترمیم آسیب و فعال کردن اتم های دوپ شده نیاز به آنیل دارند. در روزهای ابتدایی ، دوپینگ نیمه هادی عمدتا فرآیند انتشار کوره با درجه حرارت بالا را اتخاذ می کرد. با این حال ، با کاهش اندازه مشخصه دستگاه ، الزامات مربوط به مورفولوژی عمق اتصالات PN و توزیع غلظت ناخالصی در سیلیکون افزایش می یابد ، و فناوری کاشت یون به تدریج به روش اصلی دوپینگ تبدیل شده است. فناوری کاشت یون مزایای غلظت دوپینگ بالا ، یکنواختی خوب و کنترل قوی را دارد.
منطقه فیلم نازک: فیلم های مختلف نازک روی سطح ویفر شکل می گیرد ، مانند یک لایه عایق ، لایه نیمه هادی یا لایه هادی. این موارد شامل روش هایی مانند رسوب بخار شیمیایی (CVD) و رسوب بخار فیزیکی (PVD) است. رسوبات CVD ترکیبات گازی بر روی بسترها از طریق تجزیه حرارتی یا واکنشهای شیمیایی. PVD مواد را از طریق فرآیندهای فیزیکی مانند تبخیر یا لکه دار شدن بر روی بستر قرار می دهد. تهیه فیلم نازک به طور گسترده ای در ساخت ویفر استفاده می شود. به عنوان مثال ، فیلم های Sio₂ اغلب به عنوان لایه های عایق استفاده می شوند و از فیلم های سیلیکون پلی کریستالی برای ساخت دروازه های ترانزیستور و غیره استفاده می شود.

منطقه انتشار: منطقه انتشار نام هنوز استفاده می شود ، اگرچه فرآیند انتشار کوره با دمای بالا تقریباً دیگر در ساخت ویفر مدرن استفاده نمی شود. امروزه ، این منطقه عمدتاً برای فرآیندی مانند فیلم های سیلیس رشد یافته حرارتی ، بازپرداخت حرارتی معمولی و بازپرداخت سریع حرارتی (RTA) استفاده می شود. با کاهش اندازه ویژگی دستگاه و افزایش الزامات فرآیند ، کار در منطقه انتشار نیز تغییر می کند. اکنون ، این منطقه بیشتر به کیفیت فیلم اکسید سیلیکون و کارآیی روند بازپرداخت متمرکز شده است.
منطقه فلز سازی: یک لایه اتصال فلزی روی سطح ویفر تشکیل می شود تا دستگاه های جداگانه را به هم وصل کند تا یک مدار کامل ایجاد شود. از جمله فرآیند فلز سازی آلومینیوم و فرآیند دمشق فلز سازی مس و غیره. فرآیند فلز سازی آلومینیوم نیاز به رسوب پرتو الکترونی آلومینیوم ، آلومینیوم پاشیده مگنترون و اچ خشک آلومینیوم دارد. از طرف دیگر فرآیند دمشق از فلز سازی مس ، با پر کردن مس در سنگرهای قبل از اچ ، لایه هایی را به هم پیوسته ایجاد می کند. با کاهش اندازه ویژگی دستگاه و بهبود نیازهای فرآیند ، فرآیند دمشق فلز سازی مس به تدریج به روش اصلی فلز سازی تبدیل شده است. این فرآیند می تواند از آلودگی قسمتهای اصلی دستگاه توسط مس جلوگیری کند و عملکرد و قابلیت اطمینان مدار را بهبود بخشد.

منطقه اپیتاکسیال: در حال رشد یک فیلم نازک از سیلیکون مونوکریستالی بر روی بستر سیلیکون (اپیتاکس همگن) یا یک فیلم نازک از سایر مواد روی یک بستر سیلیکون (هتروپیتاکسی) برای پاسخگویی به نیازهای یک دستگاه خاص. روش هایی مانند Epitaxy فاز بخار (VPE) گنجانده شده است. یک لایه جدید از سیلیکون مونوکریستالی یا یک فیلم نازک از مواد دیگر از طریق یک واکنش شیمیایی روی سطح ویفر قرار می گیرد. فرآیند epitaxial به طور گسترده ای در ساخت مدارهای یکپارچه با کارایی بالا و دستگاه های ویژه مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال ، از لایه های اپیتاکسیال می توان برای ساخت ترانزیستورهای با سرعت بالا ، دستگاه های کم مصرف و غیره استفاده کرد. به منظور بهبود بیشتر صحت و کارآیی لیتوگرافی ، فناوری لیتوگرافی ماوراء بنفش شدید (EUVL) پدیدار شده است. به منظور بهبود عملکرد و کارآیی فرآیند اچینگ ، فناوری اچینگ لایه اتمی (ALE) از جمله موارد دیگر پدید آمده است. استفاده از این فن آوری های جدید باعث می شود فرآیند تولید ویفر پیشرفته تر ، کارآمدتر و قابل اطمینان تر شود.

0040-22451 pedestal 150mm cooldown ، تماس 3 نقطه ای

تست ویفر
آزمایش ویفر بخش مهمی از فرآیند تولید نیمه هادی است که به منظور اطمینان از این که هر تراشه مشخصات طراحی و الزامات عملکردی را قبل از بسته بندی رعایت می کند ، طراحی شده است. آزمایش ویفر شامل انواع بازرسی ها و اندازه گیری های درون خطی در طی فرآیند ساخت ویفر و همچنین آزمایش عملکردی و عملکردی تراشه های مدار یکپارچه با کارت پروب بعد از ساخت تراشه است. در زیر شرح مفصلی از مرحله آزمایش ویفر است:

هدف بازرسی و اندازه گیری درون خط: انجام بازرسی در زمان واقعی در طی فرآیند تولید ویفر برای اطمینان از اینکه پارامترهای فرآیند مطابق با استانداردها و تشخیص و تصحیح انحراف فرآیند در زمان است. در عین حال ، پارامترهای مختلف فیزیکی ویفر به طور دقیق اندازه گیری می شوند ، مانند قطر ، صاف بودن ، ضخامت و غیره ، تا اطمینان حاصل شود که کیفیت ویفر نیازهای استاندارد را برآورده می کند.

روش: برای تراز دقیق نقاط آزمون در ویفر با کارت کاوشگر برای بازرسی در زمان واقعی استفاده شد. در همین زمان ، از ابزارها و تجهیزات اندازه گیری پیشرفته ، مانند تداخل لیزر ، میکروسکوپ های نیروی اتمی و غیره ، برای انجام اندازه گیری غیر کنتراسیون ویفرها استفاده می شود.

کاربرد: بازرسی درون خطی به طور گسترده در ماژول های فرآیند مختلف در فرآیند تولید ویفر ، مانند لیتوگرافی ، اچ ، دوپینگ و غیره ، برای اطمینان از کیفیت فرآیند و کارآیی تولید استفاده می شود. اندازه گیری ها برای اطمینان از کیفیت ویفر از الزامات استاندارد و ارائه پشتیبانی داده ها برای بهینه سازی فرآیند استفاده می شود. هدف از آزمایش کارت کاوشگر ، آزمایش عملکرد الکتریکی هر تراشه در ویفر و نمایش تراشه های واجد شرایط برای بسته بندی های بعدی است. روش: از کارت کاوشگر برای بررسی نقاط تماس الکتریکی هر قالب برهنه برای آزمایش عملکردی استفاده شد. کاوشگر روی کارت کاوشگر در تماس مستقیم با اتصالات لحیم یا برآمدگی روی تراشه است و سیگنال تراشه مشتق شده است و سپس اندازه گیری اتوماتیک با ابزارهای تست مربوطه و کنترل نرم افزار تحقق می یابد. جزئیات فنی: کارتهای کاوشگر یک ابزار اصلی برای آزمایش تأیید عملکرد ویفر ، به طور معمول متشکل از پروب ها ، اجزای الکترونیکی ، سیم ها و تابلوهای مدار چاپی (PCB) است. کاوشگر روی کارت کاوشگر به اندازه مو نازک است و قادر به برقراری تماس دقیق با پد روی قالب است. تکامل فناوری: با افزایش اندازه ویژگی دستگاه و افزایش الزامات فرآیند ، تکنیک های آزمایش کارت کاوشگر همچنان در حال تحول هستند. به عنوان مثال ، فناوری آزمایش پروب پرواز پدیدار شده است ، که امکان تماس مستقیم با پین های کانکتور کارت کاوشگر را برای آزمایش کامل تداوم بین PCB و صفحات سرامیکی فراهم می کند و نیاز به تابلوهای رابط کاربردی یا وسایل خاص را از بین می برد. هدف از روش علامت گذاری تراشه معیوب: پس از تشخیص تراشه معیوب ، به صورت غیر صلاحیت مشخص می شود تا بتواند در فرآیند دیک و بسته بندی ویفر بعدی از بین برود.

روش: در مراحل اولیه ، تراشه معیوب جوهر شد به طوری که می توان آن را برای بسته بندی رد کرد. رایانه ای که هم اکنون آزمایش چند منظوره است ، مکان تراشه معیوب را در Bitmap ویفر ثبت می کند. تکامل فناوری: با توسعه اتوماسیون و فناوری اطلاعات ، روش علامت گذاری تراشه های معیوب نیز به طور مداوم در حال بهبود است. اکنون ، بیت های ویفر ضبط شده با رایانه می توانند با دقت بیشتری تراشه های معیوب را پیدا کنند ، باعث بهبود بهره وری و کیفیت محصول شوند. تأثیر تکامل روشهای آزمایش بر بهره وری تولید و کیفیت محصول: بهره وری: آزمایش خودکار ، با توسعه فناوری تست خودکار ، فرایند آزمایش ویفر کارآمدتر و قابل اطمینان تر شده است. آزمایش خودکار می تواند مداخله دستی را کاهش داده و سرعت و دقت آزمایش را بهبود بخشد و در نتیجه بهره وری افزایش یابد. آزمایش هوشمند با توسعه فناوری هوش مصنوعی ، شروع به بررسی نحوه استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین برای بهبود فرایند آزمایش کرد. به عنوان مثال ، AI برای شناسایی تغییرات در عناصر UI و تنظیم خودکار اسکریپت های تست استفاده می شود. یا از مدل های یادگیری ماشین استفاده کنید تا پیش بینی کنید کدام قسمت از کد شما به احتمال زیاد دارای نقص است. آزمایش هوشمند می تواند باعث افزایش کارآیی و دقت آزمایش و کاهش هزینه های آزمایش شود. کیفیت محصول: تشخیص نقص اولیه ، از طریق فناوری هایی مانند بازرسی آنلاین و آزمایش کارت کاوشگر ، تراشه های معیوب را می توان در اوایل فرآیند تولید ویفر یافت و از ورود آنها به فرآیند بسته بندی و آزمایش بعدی جلوگیری کرد و از این طریق کیفیت محصول را بهبود بخشید. موقعیت دقیق خطا ، با بهبود روش علامت گذاری تراشه گسل ، تراشه گسل را می توان با دقت بیشتری قرار داد ، از اشتباه و قضاوت از دست رفته خودداری کنید و کیفیت محصول را بیشتر بهبود بخشید. این فن آوری ها و روش های موجود در مرحله آزمون ویفر نه تنها کیفیت و عملکرد تراشه ها را تضمین می کنند ، بلکه با افزایش بهره وری تولید و کاهش هزینه های آزمایش ، مزایای اقتصادی قابل توجهی را برای صنعت تولید نیمه هادی به همراه می آورند.