Halbleiter

Halbleitergeräte wie ICs und LSIs werden in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten verwendet und wurden für eine verbesserte Dichte, Leistung und Miniaturisierung entwickelt. Die Vorverarbeitung in der Halbleiterfertigung umfasst mehrere Verarbeitungsschritte für Wafer, die aus einem einkristallinen Block (Ingot) aus Silizium geschnitten werden. Die Beschichtung wird im Herstellungsprozess in vielen Situationen zur Oberflächenbearbeitung, Funktionalisierung und Verklebung bei der Verarbeitung eingesetzt.

Verklebung in der Halbleiterfertigung
Funktionalisierung und Oberflächenbearbeitung in der Halbleiterfertigung (Vorverarbeitung)

Verklebung in der Halbleiterfertigung

Verklebung von Halbleiterwafern und Trägerplatten aus Glas: Beim ultradünnen Polieren von Wafern wird der Wafer mit einem UV-härtenden Flüssigkleber auf eine Glasträgerplatte geklebt. Der Klebstoff verwandelt sich in eine UV-Harzschicht und löst sich nach Beendigung des Prozesses zusammen mit der Glasplatte ab. (Neben Flüssigklebern werden auch feste Klebstoffe in Band- oder Bogenform verwendet.)

Die Wafer-Verklebung/Bonding erfordert einen gleichmäßigen Klebstoffauftrag.

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Funktionalisierung und Oberflächenbearbeitung in der Halbleiterfertigung (Vorverarbeitung)

Beschichtung spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen Prozesssituationen, einschließlich Oberflächenbehandlung und Fotolackbeschichtung bzw. Filmbildung auf Wafern, die die Grundlage für integrierte Schaltungen bilden.

Beispiel für die Bearbeitungsschritte von Halbleiterwafern: Im Folgenden werden die Schritte bei der Bearbeitung von einkristallinen Siliziumwafern zusammengefasst. Beachten Sie, dass dies nur ein Beispiel ist und die tatsächlichen Schritte je nach den hergestellten Chips variieren können.

• Ein Wafer wird mit einer Lösung gereinigt und durchläuft eine Oberflächenbehandlung wie Trocknen und Polieren.

• Der Wafer wird bei hohen Temperaturen in einem Ofen gebacken, wobei sich auf der Oberfläche ein Film aus Siliziumdioxid (SiO₂) bildet.

• Fotolack (lichtempfindliche Lösung) wird beschichtet und bildet einen Film über der SiO₂ Folie. (In der Regel wird eine Rotationsbeschichtungsanlage eingesetzt, um einen gleichmäßigen Film zu bilden.)

• Eine Fotomaske mit gedrucktem Verdrahtungsmuster wird auf dem Wafer ausgerichtet und mit fernem ultraviolettem (FUV) Licht bestrahlt. Der Fotolackfilm reagiert nur in den vom Licht beleuchteten Bereichen, und das Muster wird übertragen (Belichtung). Der Fotolack in den unmaskierten Bereichen wird durch eine Entwicklerlösung entfernt.

• Nicht benötigte Dünnschicht wird korrodiert und durch Säure wie Flusssäure oder Phosphorsäure (Nassätzen) bzw. durch Ionen (Trockenätzen) entfernt. Somit bildet sich das Muster.

• Phosphor- oder Bor-Ionen werden eingesetzt. Ionen gelangen ohne die SiO₂ Folie in die Bereiche und verleihen dem Wafer Halbleitereigenschaften.

• Der Wafer wird zur Aktivierung des Dotierstoffs in einem Glühofen schnell erhitzt.

• Der Fotolack wird mit Lösung oder Gas abgezogen und der Wafer mit einer Isolierfolie beschichtet.

Dieser Vorgang wird vor der Nachbearbeitung wiederholt, wobei die Chips aus dem Wafer ausgeschnitten werden (Dicing), mit Metallrahmen (Leiterplatten) mit Golddraht verbunden werden (Wire Bonding) und mit Harzversiegelung verkapselt werden (Molding).

Thema: Überprüfung und Aufrechterhaltung der Präzision von Verarbeitungsanlagen

Um die Verarbeitungspräzision und -qualität in der Massenfertigung von Halbleitern zu erhalten, ist es notwendig, die Präzision von automatischen Verarbeitungsanlagen aufrechtzuerhalten. Jede kleine Neigung oder Höhenabweichung von der Platzierung oder Positionierung des Wafers hat einen großen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität. Der kompakte konfokale Wegmesssensor kann in einer Waferbearbeitungsanlage platziert werden, um auf Höhen- und Neigungsabweichungen der Wafer zu überwachen und die Bearbeitungsqualität zu verbessern.

Einführungsbeispiel: Wafer-Positionsprüfung in Verarbeitungsanlagen

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