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1. Proceso de procesamiento de oblea: El trabajo principal de este proceso es realizar circuitos y componentes electrónicos (como transistores, condensadores, interruptores lógicos, etc.) en la oblea. El procedimiento de procesamiento generalmente está relacionado con el tipo de producto y el proceso utilizado, pero los pasos básicos generales son primero limpiar adecuadamente la oblea, luego oxidar y deponer químicamente la superficie con vapor, y luego realizar el recubrimiento, exposición, revelado, grabado, ionización. implantación, pulverización de metal Repita los pasos para la inyección.
2. Proceso de prueba de la aguja de la oblea: después del último proceso, se forman pequeñas células, concretamente granos, en la oblea. En términos generales, para facilitar las pruebas y mejorar la eficiencia, se fabrican productos de la misma variedad y especificaciones en la misma oblea; sin embargo, también se pueden producir productos de varias variedades y especificaciones diferentes según sea necesario; Después de utilizar un instrumento de sonda para examinar las características eléctricas de cada troquel y etiquetar los troqueles fallidos, las obleas se cortan, se separan en troqueles individuales y luego se clasifican en diferentes bandejas según sus características eléctricas, y los troqueles fallidos se descartan.
3. Proceso de ensamblaje: se fija un solo troquel sobre una base de chip hecha de plástico o cerámica. Algunos terminales de cable grabados en el troquel se conectan a los pines que sobresalen de la parte inferior de la base. placas de circuitos externos. Finalmente, cúbrelo con una funda de plástico y séllalo con pegamento. Su propósito es proteger los granos de rayones mecánicos o daños por altas temperaturas. En este punto, ya está listo un chip de circuito integrado (es decir, la pieza rectangular negra o marrón con muchos pines o cables en dos o cuatro lados que podemos ver en las computadoras).
4. Proceso de prueba: El último proceso de fabricación de chips son las pruebas, que se pueden dividir en pruebas generales y pruebas especiales. El primero sirve para probar las características eléctricas de los chips empaquetados en diversos entornos, como el consumo de energía, la velocidad de funcionamiento, la resistencia al voltaje, etc. Los chips sometidos a prueba se dividen en diferentes grados según sus características eléctricas. Las pruebas especiales se basan en los parámetros técnicos de las necesidades especiales del cliente, se extraen algunos chips de especificaciones y variedades similares y se realizan pruebas especiales específicas para ver si pueden satisfacer las necesidades especiales del cliente, determinando así si es necesario diseñar chips especiales. para el cliente. Los productos que pasan la inspección son etiquetados con especificaciones, modelos, fecha de fabricación, etc., y son empaquetados antes de salir de fábrica. Los chips que no pasan la prueba se clasifican como productos degradados o chatarra según los parámetros que cumplen.
Materias primas básicas para fabricar chips
Materias primas básicas para fabricar chips: silicio, materiales metálicos (el aluminio es el material metálico principal y tiene buenas características de electromigración. La tecnología de interconexión de cobre puede reducir pequeños área del chip, y debido a que la resistencia del conductor de cobre es menor, la corriente en él es más rápida), materias primas químicas, etc.
Etapa de preparación de la fabricación de chips
Una vez completada la recolección de las materias primas básicas, algunas de estas materias primas deben procesarse previamente. Como materia prima más importante, el procesamiento del silicio es muy importante. En primer lugar, las materias primas de silicio deben purificarse químicamente para alcanzar el nivel de las materias primas utilizadas en la industria de los semiconductores. Para que estas materias primas de silicio satisfagan las necesidades de procesamiento de la fabricación de circuitos integrados, es necesario darles forma. Este paso se logra derritiendo la materia prima de silicio y luego inyectando el silicio líquido en un recipiente de almacenamiento grande a alta temperatura.
A continuación, las materias primas se funden a altas temperaturas. Para cumplir con los requisitos de los procesadores de alto rendimiento, la materia prima de silicio debe ser silicio monocristalino de alta pureza. Luego, la materia prima de silicio se retira del recipiente de alta temperatura mediante rotación y estiramiento, y se produce un lingote de silicio cilíndrico. A juzgar por la tecnología utilizada actualmente, el diámetro de la sección transversal circular de un lingote de silicio es de 200 mm. Es bastante difícil aumentar el área de la sección transversal sin cambiar las características del lingote de silicio, pero siempre y cuando las empresas estén dispuestas a invertir. Es posible realizar mucho dinero en investigación. La fábrica que Intel construyó para desarrollar y producir lingotes de silicio de 300 mm costó alrededor de 3.500 millones de dólares. Con el éxito de las nuevas tecnologías, Intel puede fabricar chips de circuitos integrados más complejos y potentes, y una fábrica de lingotes de silicio de 200 mm también costará 654,38 + 50 millones de dólares. El proceso de fabricación de chips se introduce a partir del corte de lingotes de silicio.
Después de realizar el lingote de silicio y asegurarnos de que es un cilindro absoluto, el siguiente paso es cortar el lingote de silicio cilíndrico. Cuanto más finas son las rodajas, menos material se utiliza y, naturalmente, se pueden producir más chips de procesador. Las rodajas también tienen un acabado de espejo para garantizar que la superficie sea absolutamente lisa y luego se verifica si hay distorsiones u otros problemas. La inspección de calidad en este paso es particularmente importante, ya que determina directamente la calidad del chip terminado.
El nuevo chip necesita ser dopado con algunas sustancias para convertirlo en un material semiconductor real, y luego se graban en él circuitos de transistores que representan varias funciones lógicas. Los átomos del material dopado entran en los espacios entre los átomos de silicio y las fuerzas atómicas interactúan, dando a la materia prima de silicio las características de un semiconductor. La fabricación actual de semiconductores elige principalmente el proceso CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario). La palabra complementario significa la interacción entre los transistores MOS de tipo N y los transistores MOS de tipo P en semiconductores. n y p representan respectivamente los electrodos negativo y positivo en tecnología electrónica. En la mayoría de los casos, las rodajas se dopan con productos químicos para formar un sustrato tipo P y los circuitos lógicos grabados en él se diseñan de acuerdo con las características del circuito nMOS. Estos transistores ahorran más espacio y energía. Al mismo tiempo, en la mayoría de los casos, la aparición de transistores pMOS debe limitarse tanto como sea posible, porque en la etapa posterior del proceso de fabricación, es necesario inyectar materiales tipo N en el sustrato tipo P, lo que conducirá a a la formación de transistores pMOS.
Una vez finalizado el trabajo de dosificación, se completa el corte estándar. Luego, cada rebanada se calienta en un horno de alta temperatura para formar una película de sílice en la superficie de la rebanada controlando el tiempo de calentamiento. Al monitorear de cerca la temperatura, la composición del aire y el tiempo de calentamiento, se puede controlar el espesor de la capa de sílice. En el proceso de fabricación de 90 nm de Intel, el ancho de la capa de óxido de la puerta es tan pequeño como 5 átomos. Esta capa de circuito de compuerta también es parte del circuito de compuerta del transistor. El propósito de una puerta de transistor es controlar el flujo de electrones dentro de ella. Al controlar el voltaje de la puerta, el flujo de electrones se controla estrictamente independientemente del voltaje en los puertos de entrada y salida. El último paso de la preparación es cubrir la capa de dióxido de silicio con una capa fotosensible. Esta capa de material se utiliza para otras aplicaciones de control en la misma capa. Esta capa de material tiene un buen efecto fotosensible después del secado y puede disolverse y eliminarse químicamente después del proceso de fotolitografía.
Fotolitografía
La fotolitografía es un paso muy complejo en el proceso de fabricación de chips. ¿Por qué dices eso? El proceso de fotolitografía utiliza luz de una determinada longitud de onda para tallar las muescas correspondientes en la capa fotosensible, cambiando así las propiedades químicas del material allí. Esta tecnología tiene requisitos muy estrictos en cuanto a la longitud de onda de la luz utilizada, lo que requiere el uso de rayos ultravioleta de longitud de onda corta y lentes con grandes curvaturas. El proceso de grabado también se ve afectado por las manchas en la oblea. Cada paso del grabado es un proceso complejo y delicado. La cantidad de datos necesarios para diseñar cada proceso se puede medir en unidades de 10 GB, y la fabricación de cada procesador requiere más de 20 pasos de grabado (una capa a la vez). Y si el mapa grabado de cada capa se amplía muchas veces, se puede comparar con el mapa completo de Nueva York y sus suburbios, o incluso más complicado. Imagínese reducir todo el mapa de Nueva York a un chip con un área real de solo 100 milímetros cuadrados. Entonces, qué compleja es la estructura de este chip.
Cuando se completa todo este grabado, se da la vuelta a la oblea. Se irradia luz de longitud de onda corta sobre la capa fotosensible de la oblea a través de la abertura hueca de la plantilla sensible al tiempo y luego se retiran la luz y la plantilla. El dióxido de silicio se crea inmediatamente debajo del lugar hueco eliminando químicamente el material de la capa fotosensible expuesta.
Mezcla
Después de eliminar el material de la capa fotosensible restante, lo que queda es la capa de dióxido de silicio llena de zanjas y la capa de silicio expuesta debajo de esta capa. Después de este paso, se completa otra capa de dióxido de silicio. Luego, agrega otra capa de polisilicio con una capa fotosensible. El polisilicio es otro tipo de puerta. Debido a que aquí se utilizan materias primas metálicas (de ahí el nombre semiconductor de óxido metálico), el polisilicio permite que el circuito de puerta se construya antes de que el voltaje del puerto de la matriz de transistores entre en vigor. Al mismo tiempo, la capa fotosensible se graba mediante luz de longitud de onda corta que pasa a través de la máscara. Después de otro grabado se han formado básicamente todos los circuitos de puerta necesarios. A continuación, la capa de silicio expuesta se bombardea químicamente con iones, con el objetivo de crear un canal N o un canal P. Este proceso de dopaje crea todos los transistores y sus conexiones de circuito. Ningún transistor tiene una entrada y una salida, los dos extremos se llaman puertos.
Repetir este proceso.
A partir de este paso se van añadiendo sucesivas capas, se añade una capa de dióxido de silicio y posteriormente se realiza una fotolitografía. Repita estos pasos y surgirá una arquitectura tridimensional de múltiples capas, que es el estado embrionario del procesador que está utilizando actualmente. La conexión conductora entre capas se logra mediante tecnología de recubrimiento metálico.
En las próximas semanas, necesitamos probar las obleas una por una, incluida la verificación de las características eléctricas de las obleas para ver si hay algún error lógico y, de ser así, en qué piso se encuentran. etc. Luego, cada unidad de chip defectuosa en la oblea se prueba individualmente para determinar si el chip tiene necesidades de procesamiento especiales.
A continuación, toda la oblea se corta en unidades de chip de procesador individuales. Durante la prueba inicial, aquellas unidades que no pasen la prueba serán descartadas. Estas unidades de chip recortadas se empaquetarán de cierta manera para que puedan insertarse con éxito en una placa base con una determinada especificación de interfaz. Una vez completado el proceso de envasado de chips, muchos productos deben volver a probarse para garantizar que no haya omisiones en el proceso de fabricación anterior y que el producto cumpla plenamente con las especificaciones sin desviaciones.