Front-end-tillverkning (FeM) är ett avgörande steg i tillverkningsprocessen för halvledare. Denna fas, ofta kallad wafertillverkning, involverar exakt och intrikat hantering av wafers för att skapa produktionsklara kiselchips. Med tanke på att integrerade kretsar (IC) mäts i nanometer – ofta för små för att blotta ögat ska kunna se – kräver FeM exceptionell precision, noggrannhet och enhetlighet. Processen involverar högkvalitativa procedurer och specialiserade kemikalier och utrustning för att uppnå otroligt snäva toleranser.
Läppning och kemisk-mekanisk polering (CMP) är viktiga steg för att skapa en enhetligt plan waferyta. Efter CMP uppnår skivan en spegelliknande finish.
För att få de perfekta mekaniska egenskaperna i uppslamningen som används för polering kan företag använda beröringsfri vägnings- och mätutrustning för att göra proportioneringen. Noggrann vägning av de enskilda komponenterna i polerslammet är avgörande för att undvika att skada kiselplattor och waferbearbetningsutrustning. METTLER TOLEDOs vägningsplattformar med hög precision gör det möjligt att väga upp till 300 kg, med en upplösning på upp till 750 000 d. Maskinens enkla interna justering säkerställer en jämn batchkvalitet. För tankvägningstillämpningar på upp till 5000 kg är PowerMount-vägningsmoduler™ med en IND360 kompakt automationsindikator idealiska. De erbjuder den höga noggrannhet, tillförlitlighet och tillståndsövervakning i realtid som vanligtvis krävs för dessa processer.
Dessa lösningar kan också enkelt integreras i ditt system, vilket minskar stilleståndstiden och förenklar ditt jobb under integrationsprocessen.
Under poleringsprocessen är det viktigt att övervaka andelen dispergerade fasta ämnen i slurryblandningen i olika steg för att säkerställa optimal poleringsgrad. En fuktanalysator kan enkelt uppnå detta vid hög hastighet.
Att övervaka pH- och konduktivitetsnivåerna för CMP-slam är avgörande för att upprätthålla en stabil kolloidal slurry och säkerställa kvaliteten och konsistensen på skivans yta. Varje liten förändring i pH påverkar uppslamningens kemiska reaktivitet och materialborttagningshastighet, medan konduktivitet hjälper till att övervaka elektriska interaktioner mellan skivan och uppslamningen. För att ta itu med denna utmaning erbjuder METTLER TOLEDO flera pH- och konduktivitetssensorer inline- och offline.
En polerad wafer ensam är inte idealisk för integrerade kretsar, eftersom den saknar det nödvändiga oxidationsmedlet och lämplig yta för etsning. Den epitaxiella tillväxtfasen avsätter ett tunt lager av defektfritt kisel, vilket förbereder skivan för vidare bearbetning.
METTLER TOLEDOs kompakta, tillförlitliga, robusta och IP-certifierade bänkvågar och golvvågar hjälper till att uppnå kontinuerlig övervakning av gaser i skåp eller cylindrar av Y-typ över en tidsperiod.
Termisk oxidation växer ett lager kiseldioxid på skivan, vilket skapar en utmärkt isolator som är avgörande för IC-funktionalitet. Detta steg säkerställer att elektricitet flödar längs rätt vägar i chipet, vilket är grundläggande för enhetens prestanda.
Fotolitografi förbereder skivan för etsning genom en trestegsprocess:
pH-nivån spelar en avgörande roll under utvecklingssteget för fotoresister vid tillverkning av halvledare. Framkallningslösningens pH-värde är vanligtvis alkaliskt och är avgörande för att lösa upp exponerade fotoresister i positiva processer eller selektivt avlägsna oexponerade fotoresister i negativa processer. Att upprätthålla konsekventa pH-nivåer säkerställer exakt mönsteröverföring och konsekventa utvecklingshastigheter, vilket förhindrar under- eller överutveckling. Dessutom stöder den korrekta pH-balansen den kemiska stabiliteten och känsligheten hos fotoresistmaterial. Efter framkallning hjälper en sköljlösning med lämpligt pH till att neutralisera kvarvarande utvecklare och förhindrar biverkningar.
För att få bättre insikt i de fysiokemiska beteendena hos dina chip och litografi under detta steg kan differentiell skanningskalorimetri (DSC) och XPR-mikrovågar användas.
Etsning, oavsett om den är kemisk (med syror och baser) eller plasmabaserad, tar bort exponerade områden av kiseldioxid och överför fotoresistmönstret till skivan med hög precision.
Kemisk etsning involverar ofta syror som fluorvätesyra eller baser som kaliumhydroxid, som bestämmer styrkan och reaktiviteten hos lösningarna. pH-nivån har en direkt inverkan på etsningshastigheten: surare eller basiska lösningar etsar vanligtvis snabbare, medan mindre extrema pH-nivåer saktar ner processen. Koncentrationen av HF och HNO3 i etsningslösningar, liksom koncentrationen av H2SiF6 som bildas vid etsning, kan säkert bestämmas genom titrering, med hjälp av InMotion-autosampler™ ansluten till en Titrator Excellence-linje för att säkerställa användarsäkerheten.
UV/Vis-spektrofotometri kan bestämma att etsningskoncentrationen förblir inom det önskade intervallet under processen för exakt etsning. Dessutom hjälper UV/Vis-spektrofotometri till att detektera slutpunkter genom att observera förändringar i lösningens absorbans, vilket indikerar när etsningsprocessen är klar.
Jonimplantation eller diffusion fullbordas genom att införa dopningsatomer i kislet. Detta låser in de elektriska egenskaperna hos skivan och skapar regioner av n-typ eller p-typ på kiselskivan
Chemical Vapor Deposition (CVD) eller Physical Vapor Deposition (PVD) lägger till en tunn film av material till skivan och bildar hjälpkomponenter i den integrerade kretsen.
En andra CMP-fas avlägsnar överflödigt material och förbereder skivan för nästa fotolitografisteg. Denna process säkerställer skivans slutliga planhet och parallellitet.
Vid kemisk mekanisk planarisering (CMP) är pH avgörande av flera skäl. Det förhindrar partikelagglomerering, vilket säkerställer slurrystabilitet och konsekvent prestanda. Genom att reglera den kemiska aktiviteten möjliggör pH effektivt avlägsnande av material genom kontrollerade reaktioner. Det säkerställer också en jämn och selektiv materialborttagning, vilket bidrar till en slät yta. Dessutom minimerar korrekt pH korrosion och defekter, vilket resulterar i högkvalitativa ytbehandlingar.
Dynan kommer nu att ta emot metallskikt som kommer att skapa elektriska anslutningar mellan olika delar av kretsen. När dessa väl är etablerade kommer en slutlig fotolitografi- och etsningsprocess att perfekt definiera varje metallanslutning, vilket återigen säkerställer att de elektriska pulserna kommer att gå exakt dit de behövs.
Vid halvledartillverkning är rengöring mellan varje steg i processen avgörande för att bibehålla den slutliga kvaliteten på chipsen. Felaktig rengöring kan lämna föroreningar och rester som negativt påverkar nästa bearbetningssteg i wafertillverkningen och äventyrar produktkvaliteten. METTLER TOLEDO förbättrar denna process genom att tillhandahålla avancerade lösningar som förbättrar tillverkarnas verksamhet:
Vägningsmoduler möjliggör enkel integration och ger hög noggrannhet vid vägning av rengöringskemikalier. Deras inbyggda tillståndsövervakning gör att tillverkarna kan lita på att deras system fungerar tillförlitligt, vilket minskar risken för skador på kiselplattor och processutrustning.
Genom att följa rekommendationen Good Weighing Practice (GWP®) kan tillverkare säkerställa att de använder de mest lämpliga lösningarna för sina behov och därigenom förbättra den operativa effektiviteten.
Med exakt övervakning på plats av rengöringsbadets sammansättningar kan tillverkare undvika kostsamma korrigerande åtgärder som uppstår på grund av föroreningar och rester som påverkar nedströmsbearbetningen.
Automatiserade titreringslösningar effektiviserar provberedningen och eliminerar behovet av operatörsingripanden, vilket ökar genomströmningen. Denna automatisering hjälper tillverkare att upprätthålla optimal effektivitet för rengöringslösningar utan extra arbetskostnader.
Genom att införliva automatisk reagensdispensering och avfallshantering kan tillverkare förbättra säkerheten genom att minimera operatörernas exponering för farliga kemikalier.
Det sista steget med testning och inspektion är nu gjort. Denna fas kommer att variera mellan IC-tillverkare, men den involverar vanligtvis ett elektriskt test, en fysisk kontroll och en kamerastödd inspektion. Dessa inspektioner kontrollerar om det finns kvardröjande defekter eller föroreningar som kan skada IC:ns funktionalitet.
Efter slutinspektion kan chipet gå vidare till nästa fas, back-end-tillverkning.
METTLER TOLEDO finns här för att hjälpa dig i varje steg av frontend-tillverkningen. Vår utrustning kommer att uppfylla kraven på genomströmning, kvalitet och precision i ditt projekt.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "pH-analysatorer och ORP-analysatorer")
Vi förstår att precision och tillförlitlighet är avgörande i ditt arbete, och våra lösningar är utformade för att stödja dig varje steg på vägen. Vårt team är dedikerade till att se till att din utrustning fungerar smidigt, så att du kan fokusera på det som är viktigast – att uppnå banbrytande resultat. Låt oss arbeta tillsammans för att förbättra dina ansträngningar och driva innovation inom halvledarområdet.
