A fabricação de front-end (FeM) é uma etapa crucial no processo de fabricação de semicondutores. Esta fase, geralmente chamada de fabricação de wafer, envolve o manuseio preciso e intrincado de wafers para criar chips de silício prontos para produção. Dado que os circuitos integrados (ICs) são medidos em nanômetros - muitas vezes pequenos demais para serem vistos a olho nu - o FeM exige precisão, exatidão e uniformidade excepcionais. O processo envolve procedimentos de alta qualidade e produtos químicos e equipamentos especializados para atingir tolerâncias incrivelmente rígidas.
A lapidação e o polimento químico-mecânico (CMP) são etapas essenciais para criar uma superfície de wafer uniformemente plana. Após o CMP, o wafer atinge um acabamento espelhado.
Para obter as propriedades mecânicas perfeitas na pasta usada para polimento, as empresas podem usar equipamentos de pesagem e medição sem contato para fazer a dosagem. A pesagem precisa dos componentes individuais da pasta de polimento é fundamental para evitar danos aos wafers e ao equipamento de processamento de wafers. As plataformas de pesagem de alta precisão da METTLER TOLEDO permitem pesar até 300 kg, com uma resolução de até 750.000 d. O fácil ajuste interno das máquinas garante uma qualidade de lote consistente. Para aplicações de pesagem de tanques de até 5000 kg, os módulos de pesagem PowerMount™ com um indicador de automação compacto IND360 são ideais. Eles oferecem a alta precisão, confiabilidade e monitoramento de condições em tempo real normalmente necessários para esses processos.
Essas soluções também podem ser facilmente integradas ao seu sistema, reduzindo o tempo de inatividade e simplificando seu trabalho durante o processo de integração.
Durante o processo de polimento, é essencial monitorar a porcentagem de sólidos dispersos na mistura de pasta em vários estágios para garantir o grau ideal de polimento. Um analisador de umidade pode facilmente conseguir isso em alta velocidade.
O monitoramento dos níveis de pH e condutividade da pasta CMP é crucial para manter uma pasta coloidal estável e garantir a qualidade e a consistência da superfície do wafer. Qualquer pequena mudança no pH afeta a reatividade química da pasta e a taxa de remoção de material, enquanto a condutividade ajuda a monitorar as interações elétricas entre o wafer e a pasta. Para enfrentar esse desafio, a METTLER TOLEDO oferece vários sensores de pH e condutividade em linha e off-line.
Um wafer polido sozinho não é ideal para circuitos integrados, pois não possui o oxidante necessário e a superfície adequada para gravação. A fase de crescimento epitaxial deposita uma fina camada de silício sem defeitos, preparando o wafer para processamento posterior.
As balanças de bancada e balanças de piso compactas, confiáveis, robustas e com certificação IP da METTLER TOLEDO ajudam a obter o monitoramento contínuo de gases em gabinetes ou cilindros tipo Y durante um período de tempo.
A oxidação térmica cria uma camada de dióxido de silício no wafer, criando um excelente isolante crítico para a funcionalidade do IC. Esta etapa garante que a eletricidade flua ao longo dos caminhos corretos dentro do chip, o que é fundamental para o desempenho do dispositivo.
A fotolitografia prepara o wafer para gravação por meio de um processo de três etapas:
O nível de pH desempenha um papel crucial durante a etapa de desenvolvimento do fotorresistente na fabricação de semicondutores. Tipicamente alcalino, o pH da solução reveladora é essencial para dissolver fotorresistentes expostos em processos positivos ou remover seletivamente fotorresistentes não expostos em processos negativos. A manutenção de níveis de pH consistentes garante uma transferência precisa de padrões e taxas de desenvolvimento consistentes, evitando sub ou superdesenvolvimento. Além disso, o equilíbrio correto do pH suporta a estabilidade química e a sensibilidade dos materiais fotorresistentes. Após o desenvolvimento, uma solução de enxágue com o pH apropriado ajuda a neutralizar o revelador residual e evita reações colaterais.
Para obter uma melhor visão dos comportamentos físico-químicos de seus chips e litografia durante esta etapa, podem ser usadas microbalanças de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e XPR.
A corrosão, seja química (usando ácidos e bases) ou à base de plasma, remove as áreas expostas de dióxido de silício, transferindo o padrão fotorresistente para o wafer com alta precisão.
A corrosão química geralmente envolve ácidos como ácido fluorídrico ou bases como hidróxido de potássio, que determinam a força e a reatividade das soluções. O nível de pH afeta diretamente a taxa de gravação: soluções mais ácidas ou básicas normalmente gravam mais rápido, enquanto níveis de pH menos extremos retardam o processo. A concentração de HF e HNO3 em soluções de gravação, bem como a concentração de H2SiF6 que é formada durante a gravação, podem ser determinadas com segurança por meio de titulação, usando o amostrador automático InMotion™ conectado a uma linha Titrator Excellence para garantir a segurança do usuário.
A espectrofotometria UV/Vis pode determinar que a concentração de corrosão permanece dentro da faixa desejada durante o processo para uma gravação precisa. Além disso, a espectrofotometria UV/Vis auxilia na detecção de pontos finais, observando mudanças na absorbância da solução, indicando quando o processo de condicionamento está concluído.
A implantação ou difusão de íons é concluída pela introdução de átomos dopantes no silício. Isso bloqueia as propriedades elétricas do wafer, criando regiões do tipo n ou p no wafer de silício
A Deposição Química de Vapor (CVD) ou Deposição Física de Vapor (PVD) adiciona uma fina película de material ao wafer, formando componentes auxiliares do circuito integrado.
Uma segunda fase CMP remove o excesso de material e prepara o wafer para a próxima etapa de fotolitografia. Este processo garante a planicidade final e a paralelidade do wafer.
Na Planarização Químico-Mecânica (CMP), o pH é crucial por vários motivos. Evita a aglomeração de partículas, garantindo estabilidade da pasta e desempenho consistente. Ao regular a atividade química, o pH permite a remoção eficaz do material por meio de reações controladas. Também garante uma remoção uniforme e seletiva do material, contribuindo para uma superfície lisa. Além disso, o pH adequado minimiza a corrosão e os defeitos, resultando em acabamentos de alta qualidade.
A almofada agora receberá camadas de metal que criarão conexões elétricas entre diferentes partes do circuito. Uma vez estabelecidos, um processo final de fotolitografia e gravação definirá perfeitamente cada conexão de metal, garantindo novamente que os pulsos elétricos irão exatamente para onde são necessários.
Na fabricação de semicondutores, a limpeza entre cada etapa do processo é essencial para manter a qualidade final dos cavacos. A limpeza inadequada pode deixar impurezas e resíduos que afetam negativamente as próximas etapas de processamento na fabricação do wafer e comprometem a qualidade do produto. A METTLER TOLEDO aprimora esse processo fornecendo soluções avançadas que melhoram as operações dos fabricantes:
Os módulos de pesagem permitem fácil integração e oferecem alta precisão na pesagem de produtos químicos de limpeza. Seu monitoramento de condição integrado dá aos fabricantes a confiança de que seus sistemas operam de forma confiável, reduzindo o risco de danos aos wafers e equipamentos de processamento.
Seguindo a recomendação de Boas Práticas de Pesagem (GWP®), os fabricantes podem garantir que usem as soluções mais adequadas para suas necessidades, melhorando assim a eficiência operacional.
Com o monitoramento in-situ preciso das composições de banho de limpeza, os fabricantes podem evitar ações corretivas dispendiosas decorrentes de impurezas e resíduos que afetam o processamento a jusante.
As soluções de titulação automatizada simplificam a preparação da amostra e eliminam a necessidade de intervenção do operador, o que aumenta o rendimento. Essa automação ajuda os fabricantes a manter a eficácia ideal da solução de limpeza sem os custos adicionais de mão de obra.
Ao incorporar a distribuição automática de reagentes e o descarte de resíduos, os fabricantes podem aumentar a segurança, minimizando a exposição dos operadores a produtos químicos perigosos.
A etapa final de teste e inspeção está concluída. Essa fase varia entre os produtores de IC, mas normalmente envolve um teste elétrico, uma verificação física e uma inspeção assistida por câmera. Essas inspeções verificam se há defeitos ou contaminantes persistentes que possam prejudicar a funcionalidade do IC.
Após a inspeção final, o chip pode passar para a próxima fase, fabricação de back-end.
Em todas as etapas da fabricação front-end, a METTLER TOLEDO está aqui para ajudar. Nosso equipamento atenderá aos requisitos de rendimento, qualidade e precisão do seu projeto.
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Entendemos que precisão e confiabilidade são essenciais em seu trabalho, e nossas soluções são projetadas para apoiá-lo em todas as etapas do caminho. Nossa equipe se dedica a manter seu equipamento funcionando sem problemas, para que você possa se concentrar no que mais importa: alcançar resultados inovadores. Vamos trabalhar juntos para aprimorar seus esforços e impulsionar a inovação no campo de semicondutores.
