芯片bgbm工艺流程
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12:25查看AI文稿AI文稿造芯片首先要有光，人类如何用缥缈无形的光雕刻出一枚精巧至极的芯片？为什么？光刻是芯片制造中一切工序的基础，而经原厂中的光刻流程，具体又有哪些步骤？今天这个视频让我来给你说明。 哈喽，大家好，我是不认真听讲就打人的芯片工程师三圈。经过前三期的视频，我们了解了龟片的制作过程和洁净式的工作原理。那既然原材料和无尘车间已经到位，那么从这期开始，我们来逐个揭秘芯片制造的每个关键环节和设备。 那掌握这些知识有什么用呢？就是万一不小心穿越到古代，重建现代文明的任务就交给你了。所以别忘了做好笔记，点赞收藏， ok， 废话少说，龟片到芯片的蜕变之旅，就让我们从光刻与光刻机说起。光刻， 顾名思义，就是用光来雕刻，为什么是光？因为他快。对于二十四小时运转的芯片上而言，时间就是金钱，速度决定产量，而在我们所处的宇宙中，光就是速度的极限。啪的一下，很快啊，光刻就完成了。那光是如何被驾驭用来刻出芯片的呢？ 答案是通过光眼膜、光刻机和光刻胶。光眼膜是芯片的蓝图，是一张刻有集成电路版图的玻璃遮光板。光刻机就像一台纳米机的打印机，发光，将光眼膜上的图形投射在龟片上。 光刻交则是能把光影化为现实的一种交体，有着正交和副交之分。以正交为例，他是一种见光死的材料，在暗中坚挺，但只要被特定波长的光照射，就会疲软，继而能被溶解清除。副交则刚好相反，利用光刻交 到的这种光明性，我们就能用光来雕刻芯片。举个例子，假如我们想做一个沟槽式的内存芯片，就得在平整的龟片上挖几千个坑道来做电容器矩阵。那如何通过光刻在一平方毫米的地方同时挖出这么多间距和深度一致的坑呢？ 挖坑我最擅长了。我来告诉你，首先，暗中给龟片涂一层光刻胶，再照上光眼膜进行曝光，也就是让光线按照光眼膜上设计好的坑位。通过照在光刻胶上， 这一部分的胶体就会疲软，随即被溶剂洗掉，而剩余坚挺的光刻胶就成为了保护膜。 接着，只要用能腐蚀硅的溶剂把没有光刻胶保护的坑位区域腐蚀掉一层，最后再把光刻胶保护膜清除，我们就在同一时间里完成了大量深坑的精确雕刻工作。而这种光刻 后对龟片定向做减法的腐蚀就是克时。此外，我们也可以通过对龟片做加法来造坑。比如通入化学气体在龟片上均匀生长出一层物质，此时没被光刻胶保护的部位厚度增加， 而长在光和胶保护膜上的物质会随着之后胶体的清除而一同被清除，相当于厚度不变。这种定向作加法就是沉积。 课时和成绩都是芯片制成的重要工序，也是这一期视频挖的两个坑，以后会详细补上。 所以，狭义上的光刻刻的不是龟片，而是龟片上的这一层光刻胶。把刻好的光刻胶作为蓝图，再结合下一步的刻实或沉积，才能对龟片进行雕刻加工。另外，为了给半导体龟赋予电特性，我们还要在特定区域做离子注入。为此也得先进行 光刻，把不想注入离子的区域用光刻胶贴膜保护。正因为每一次刻时沉积和离子注入几乎都需要光刻作为前提，所以在芯片制造的一切工序之中，光刻是根基，往往占据整套工艺近一半的工时和三分之一的成本。而这也是为什么我们首先讲解光刻的原因。 打光客的流程总结起来非常简单，涂胶、曝光、冲洗、完事是但不完全是。在实际生产中，我们每做一次光客，至少要经过八个步骤，三次烘焙。 第一步是龟片清洁与表面易处理。光刻对于清洁度的要求远远超过最先进的手术室。如果你想知道什么才是真正的干净，可以看看上期视频这洁净式的秘密。所以光刻前要给龟片洗个澡，先施法清洗，再用去离子水清洗， 来去除吸附在龟片表面的污染物、上一道工序的残留物以及溶剂中的金属、离子等杂质。之后再通入一种叫做六甲基二硅氨烷的气体，简称 hmds。 经过这种气体熏蒸后，龟片表面会被充分脱水，因为表面清水枪机被置换成了疏水机，这样龟片就能更好的年复光刻胶，所以这一步又称增年处理。 之后，把过滤后的光刻胶滴在龟片中央，让龟片先高速转动，把胶体摊开，再以较慢的速度旋转，让胶体的厚度稳定。这个过程大部分光刻胶都会被甩出去浪费掉，只留一层均匀的胶体，相当于给龟片贴了个膜，那请问贴膜最怕什么？请在弹幕大声告诉我！ 没错，最怕气泡！所以涂胶机器的转速控制和排风大小都非常讲究，因为光刻胶中一旦产生气泡，会影响后 学工艺，造成诸如过度刻实之类的问题。那另一个问题，我在第二期视频讲龟片生产为什么要磨边时提到过，光刻胶在悬涂时容易因为离心力在边缘处累积，这种堆积在边缘甚至流到背面的光刻胶滴会影响龟片在光刻机中的曝光。所以涂胶完成后还要去边， 也就是在龟片边缘喷涂溶剂，去掉边缘处一圈的光刻胶。涂胶后要对龟片进行曝光前的烘焙，又称前烘。 这一步，机械臂会把龟片拿出放在烤箱或者热板上进行烘焙，目的是减少光刻胶中的溶剂含量，让其更加浓稠坚固，提高与龟片附着的稳定性。 前烘一般只用一百度左右的温度烤一分钟，光刻胶是不耐高温的，大家记住，以后会烤。前烘完成后，光刻机上场对龟片进行曝光。 本期视频由于篇幅限制，这里我用三句话概括一下光刻机里发生了什么。一、光眼膜透镜组和龟片弓箭台会精密对准和调频。二、光源放光。三、移动弓箭台，让龟片有序曝光。三句话让一台光刻机花了十亿元。 可不要小看这平平无奇的三句话，里面隐藏了人类工程学的众多巅峰之作。比如透镜表面起伏不超过零点零五纳米的菜丝。透镜是地球文明最接近三体水滴的得意之作， 比如对准能同步对准和曝光的双弓箭台系统，是阿斯麦打败日本光科机场商的法宝之一。比如光源由四十千瓦激光驱动的极子外光，是把液态吸烘成等离子体时发出的动感光波。之后我会用两期视频来详细 告诉你为什么光刻机这么贵，里面到底用了哪些黑科技。现在先回到我们的制成龟片。从光刻机出来后，还要经历一道曝光后的烘焙，简称后烘。这一步的目的是通过加热，让光刻胶中的光化学反应充分完成，可以弥补曝光强度不足的问题， 同时还能减少光鹤胶显影后因为助波效应产生了一圈圈纹路。这里听不懂没有关系，以后讲光鹤胶的那一期，记得回来补课 后轰。之后把之前曝光的部分溶解清除，光眼膜上的图形就浮现在了光刻胶上，这就是显影和冲洗。 通常的做法是先用去离子水润湿硅便，然后把显影液一般是四甲基氢氧化氨的水溶液均匀喷淋在光刻胶表面，让光刻中被曝光了部分充分溶解，最后再用去离 似水冲走。假如是四十五纳米以下的制成，因为尺寸太小，溶解残留物的笔表面积过大，粘附力强，甩不掉冲不走，所以还要加喷氮气把它们吹走。 显影完成之后，如果是施法制成，还需要再烘焙一次，让保护膜更坚挺，更加顶得住刻实，所以又称揭膜烘焙，以此来进一步减少光刻胶中的溶剂含量，防止多余的水分影响之后的施法刻实。假如之后是等离子体刻实，也就是俗称的干法，那这一步也可以省略。 最后还要用仪器测量光刻胶的膜后套刻精度以及关键尺寸。像七纳米、五纳米这样制成的线宽缺陷，用光学显微镜肯定不够看了，必须用精度更高的电子扫描显微镜，甚至是原子力显微镜才行。光刻胶的分辨率必须达标，才能保证一次 为蓝图的课时沉积或离子注入能顺利进行。而一张龟片要反复经过上千次这样的操作，才能雕刻出数以亿计的电子器件及其对应的电路连接，最终成为我们手机里的一枚小小芯片。 ok！ 以上就是光刻的基本原理以及简要的光刻流程，如果你有学到一些新的知识，记得一键三连。那么 目前来说，整个光刻流程所必需的光刻机、光刻胶和光眼膜，他们的国产替代程度都很低，区别在于是基本依赖进口，还是大部分依赖进口。这些关键的材料设备，我们以后再单独分析。 这里只说一下相对次要的涂胶烘焙显影轨道式一体机，顾名思义，它是和光刻机搭配使用，用来给龟片提供除曝光以外的光刻一条龙服务，价格不算贵，只有光刻机的二十分之一。 目前在国内的芯片厂中，涂胶烘焙显影一体机基本被日本的敌人式和东京电子所垄断，尤其是后者，试战率超过百分之九十。作为芯片制造的重要设备供应商，东京电子的知名度远不如聚光灯下的阿斯麦， 但在业内，他是一家举足轻重的厂商，设备涉足光刻胶、土布清洗、沉积和干法刻实等各个制造环节，尤其在目前最先进的 euv 制成光刻机是只有阿斯麦能做，而光刻胶土布只有东京电子能做。 这里顺便说一句，日本半导体产业曾经在八十年代如日中天，但随后在美国的科技制裁和贸易打压下逐渐凋碧，而东京电子是其中极少数存活下来并进一步发展壮大的企业。关于上世纪末日本半导体的崛起与衰落，是 是一段非常值得当下我们借鉴的历史，想听的同学可以在弹幕扣一，有机会的话我讲给你们听。 可远了。回到涂胶烘焙显影一体机，目前具备国产替代能力的只有沈阳的新元威，虽然试战率现在只有百分之四左右， 而且由于技术和精度上的限制，只能用于二十八纳米以上的制成，但能够打破日本厂商的垄断地位，实现从零到一的转变，对于我们争夺技术话语权、提高谈判意价筹码都是非常有意义的。做设备和仪器是一件很难赚到钱又需要大量人才和资金的事情， 其他国家几十年时间完成的技术积累很难在一息之间迎头赶上。我在讲解芯片的每个生产环节时，都会对比一下国内外的差距，这不是要长他人志气？相反，作为一名进过工厂留过片的工程师， 时常用着英文的仿真软件、德文的操作界面、日文的仪器，说明我比任何人都希望有一天能用上中文界面的生产设备和测量仪器，我也相信这一天一定会到来。 为此，绝不能盲目自信，固步自封，必须先冷静清醒地认识到差距在哪，才能用脚踏实地的态度来追赶。 到此就是本期视频的全部内容。当然，这期为了方便大家理解，我跳过了一些知识点和技术细节。比如做深紫外光刻需要涂的抗反射层、水晶模式、光刻的隔水涂层，以及光眼膜积变，光刻胶中毒等等问题。而不是说你舔一口光刻胶，你中毒了的问题，而是说光刻胶被污染导致他自己中毒 失效的问题。还有像光刻机曝光的过程，短短几秒钟的事情，里面的东西我可以讲上一整天，下一期我会讲讲光刻技术的进化史，以及光刻机厂商之间的战争史。看看一台光刻机里有些什么东西，凭什么卖他十个亿？ 工程师们又用了哪些丧心病狂的方法，才勉强让摩尔定律多撑了几年。还有作为后起之秀的阿斯麦，如何在四十五纳米的技术路线之争中一战封神，带着三星台机电击拳升天。对半导体和芯片感兴趣的小伙伴别忘了点个关注，我是三圈，下期再见，超超！
2.7万谈三圈
