Front-end manufacturing (FeM) er et afgørende skridt i halvlederfremstillingsprocessen. Denne fase, ofte kaldet waferfremstilling, involverer præcis og indviklet håndtering af wafere for at skabe produktionsklare siliciumchips. I betragtning af at integrerede kredsløb (IC'er) måles i nanometer - ofte for små til, at det blotte øje kan se - kræver FeM enestående præcision, nøjagtighed og ensartethed. Processen involverer procedurer af høj kvalitet og specialiserede kemikalier og udstyr for at opnå utroligt snævre tolerancer.
Lapping og kemisk-mekanisk polering (CMP) er vigtige trin for at skabe en ensartet flad waferoverflade. Efter CMP opnår waferen en spejllignende finish.
For at få de perfekte mekaniske egenskaber i den gylle, der bruges til polering, kan virksomheder bruge berøringsfrit veje- og doseringsudstyr til at udføre doseringen. Nøjagtig vejning af de enkelte komponenter i polerslam er afgørende for at undgå at beskadige wafere og waferbehandlingsudstyr. METTLER TOLEDOs højpræcisionsvejeplatforme gør det muligt at veje op til 300 kg med en opløsning på op til 750.000d. Maskinernes nemme indvendige justering sikrer ensartet batchkvalitet. Til tankvejningsapplikationer op til 5000 kg er PowerMount-vejemoduler™ med en IND360 kompakt automatiseringsindikator ideelle. De tilbyder den høje nøjagtighed, pålidelighed og tilstandsovervågning i realtid, der typisk kræves til disse processer.
Disse løsninger kan også nemt integreres i dit system, hvilket reducerer nedetid og forenkler dit arbejde under integrationsprocessen.
Under poleringsprocessen er det vigtigt at overvåge procentdelen af dispergerede faste stoffer i gylleblandingen på forskellige stadier for at sikre den optimale grad af polering. En tørstofmåler kan nemt opnå dette ved høj hastighed.
Overvågning af pH- og ledningsevneniveauerne af CMP-gylle er afgørende for at opretholde en stabil kolloid gylle og sikre kvaliteten og konsistensen af waferens overflade. Enhver lille ændring i pH-værdien påvirker gyllens kemiske reaktivitet og materialefjernelseshastighed, mens ledningsevne hjælper med at overvåge elektriske interaktioner mellem waferen og gyllen. For at løse denne udfordring tilbyder METTLER TOLEDO flere inline- og offline-pH- og ledningsevnesensorer.
En poleret wafer alene er ikke ideel til integrerede kredsløb, da den mangler det nødvendige oxidationsmiddel og passende overflade til ætsning. Den epitaksielle vækstfase aflejrer et tyndt lag fejlfrit silicium, hvilket forbereder waferen til videre behandling.
METTLER TOLEDOs kompakte, pålidelige, robuste og IP-certificerede bænkvægte og gulvvægte hjælper med at opnå kontinuerlig overvågning af gasser i kabinetter eller Y-type cylindre over en periode.
Termisk oxidation vokser et lag siliciumdioxid på waferen, hvilket skaber en fremragende isolator, der er afgørende for IC-funktionalitet. Dette trin sikrer, at elektricitet strømmer langs de korrekte stier i chippen, hvilket er grundlæggende for enhedens ydeevne.
Fotolitografi forbereder waferen til ætsning gennem en tre-trins proces:
pH-niveauet spiller en afgørende rolle under fotoresist-udviklingstrinnet i halvlederfremstilling. Fremkalderløsningens pH-værdi er typisk alkalisk og er afgørende for at opløse eksponerede fotoresister i positive processer eller selektivt fjerne ueksponerede fotoresister i negative processer. Opretholdelse af ensartede pH-niveauer sikrer præcis mønsteroverførsel og konsistente udviklingshastigheder, hvilket forhindrer under- eller overudvikling. Derudover understøtter den korrekte pH-balance den kemiske stabilitet og følsomhed af fotoresistmaterialer. Efter udvikling hjælper en skylleopløsning med passende pH med at neutralisere resterende fremkalder og forhindrer bivirkninger.
For at få bedre indsigt i den fysiokemiske adfærd af dine chips og litografi under dette trin kan Differential Scanning Calorimetry (DSC) og XPR-mikrovægte bruges.
Ætsning, uanset om den er kemisk (ved hjælp af syrer og baser) eller plasmabaseret, fjerner udsatte områder af siliciumdioxid og overfører fotoresistmønsteret til waferen med høj præcision.
Kemisk ætsning involverer ofte syrer som flussyre eller baser som kaliumhydroxid, som bestemmer opløsningernes styrke og reaktivitet. pH-niveauet har direkte indflydelse på ætsningshastigheden: Mere sure eller basiske opløsninger ætser typisk hurtigere, mens mindre ekstreme pH-niveauer bremser processen. Koncentrationen af HF og HNO3 i ætsningsopløsninger samt koncentrationen af H2SiF6, der dannes ved ætsning, kan bestemmes sikkert gennem titrering ved hjælp af InMotion-autosampleren™ , der er tilsluttet en Titrator Excellence-linje for at sikre brugersikkerheden.
UV/Vis-spektrofotometri kan bestemme, at ætsningskoncentrationen forbliver inden for det ønskede område under processen for præcis ætsning. Derudover hjælper UV/Vis-spektrofotometri med endepunktsdetektion ved at observere ændringer i opløsningsabsorbans, hvilket indikerer, hvornår ætsningsprocessen er afsluttet.
Ionimplantation eller diffusion afsluttes ved at introducere dopingatomer til silicium. Dette låser waferens elektriske egenskaber og skaber n-type eller p-type områder på siliciumskiven
Chemical Vapor Deposition (CVD) eller Physical Vapor Deposition (PVD) tilføjer en tynd film af materiale til waferen og danner hjælpekomponenter i det integrerede kredsløb.
En anden CMP-fase fjerner overskydende materiale og forbereder waferen til det næste fotolitografitrin. Denne proces sikrer waferens endelige fladhed og parallelitet.
I kemisk mekanisk planarisering (CMP) er pH afgørende af flere grunde. Det forhindrer partikelagglomeration, hvilket sikrer gyllestabilitet og ensartet ydeevne. Ved at regulere kemisk aktivitet muliggør pH effektiv fjernelse af materiale gennem kontrollerede reaktioner. Det sikrer også ensartet og selektiv materialefjernelse, hvilket bidrager til en glat overflade. Derudover minimerer korrekt pH korrosion og defekter, hvilket resulterer i finish af høj kvalitet.
Puden vil nu modtage metallag, der vil skabe elektriske forbindelser mellem forskellige dele af kredsløbet. Når disse er etableret, vil en endelig fotolitografi- og ætsningsproces perfekt definere hver metalforbindelse, hvilket igen sikrer, at de elektriske impulser går præcis, hvor de er nødvendige.
Ved halvlederfremstilling er rengøring mellem hvert trin i processen afgørende for at opretholde den endelige kvalitet af chips.Forkert rengøring kan efterlade urenheder og rester, der negativt påvirker de næste forarbejdningstrin i waferfremstillingen og kompromitterer produktkvaliteten. METTLER TOLEDO forbedrer denne proces ved at levere avancerede løsninger, der forbedrer producenternes drift:
Vejemoduler giver mulighed for nem integration og leverer høj nøjagtighed ved vejning af rengøringskemikalier. Deres indbyggede tilstandsovervågning giver producenterne tillid til, at deres systemer fungerer pålideligt, hvilket reducerer risikoen for beskadigelse af wafere og procesudstyr.
Ved at følge anbefalingen om god vejepraksis (GWP®) kan producenterne sikre, at de bruger de bedst egnede løsninger til deres behov og derved forbedre driftseffektiviteten.
Med præcis in-situ-overvågning af rengøringsbadets sammensætninger kan producenterne undgå dyre korrigerende handlinger, der opstår som følge af urenheder og rester, der påvirker downstream-behandlingen.
Automatiserede titreringsløsninger strømliner prøveforberedelsen og eliminerer behovet for operatørindgriben, hvilket øger gennemløbet. Denne automatisering hjælper producenterne med at opretholde optimal effektivitet af rengøringsopløsninger uden de ekstra arbejdsomkostninger.
Ved at inkorporere automatisk reagensdispensering og bortskaffelse af affald kan producenterne øge sikkerheden ved at minimere operatørernes eksponering for farlige kemikalier.
Det sidste trin med test og inspektion er nu udført. Denne fase vil variere mellem IC-producenter, men den involverer typisk en elektrisk test, en fysisk kontrol og en kameraassisteret inspektion. Disse inspektioner kontrollerer for dvælende defekter eller forurenende stoffer, der kan skade IC'ens funktionalitet.
Efter den endelige inspektion kan chippen gå videre til næste fase, back-end-fremstilling.
Gennem hvert trin i frontend-produktionen er METTLER TOLEDO her for at hjælpe. Vores udstyr opfylder kravene til gennemstrømning, kvalitet og præcision i dit projekt.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "In-line pH-sonde/ORP-sonde (redox)")
Vi forstår, at præcision og pålidelighed er afgørende i dit arbejde, og vores løsninger er designet til at støtte dig hele vejen. Vores team er dedikeret til at holde dit udstyr kørende, så du kan fokusere på det, der betyder mest – at opnå banebrydende resultater. Lad os arbejde sammen om at forbedre din indsats og drive innovation inden for halvlederområdet.
