Mae gweithgynhyrchu cydrannau lled-ddargludyddion yn cynnwys cyfres o brosesau cynhyrchu cymhleth i drawsnewid deunyddiau crai yn gydrannau gorffenedig ar gyfer cymwysiadau amrywiol sy'n darparu swyddogaethau rheoli a synhwyro critigol.
Mae gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cynnwys cyfres o brosesau cymhleth i drawsnewid deunyddiau crai yn gydrannau gorffenedig terfynol. Yn gyffredinol, mae'r broses weithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cynnwys pedwar prif gam: gweithgynhyrchu wafferi, cydosod prawf wafferi neu becynnu, a phrofion terfynol. Mae gan bob cam ei heriau a chyfleoedd unigryw ei hun.
Mae'r broses weithgynhyrchu lled-ddargludyddion hefyd yn wynebu llawer o heriau gan gynnwys cost, cymhlethdod, amrywiaeth a chynnyrch, ond mae hefyd yn dod â chyfleoedd gwych ar gyfer arloesi a datblygu. Trwy fynd i'r afael â'r anawsterau a manteisio ar y cyfleoedd, gallwn hyrwyddo datblygiad technolegau newydd i newid y ffordd yr ydym yn byw ac yn gweithio, tra'n galluogi'r diwydiant i barhau i ddatblygu a thyfu.
一. Trosolwg o'r broses gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion
Gellir rhannu'r broses o weithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn y camau allweddol canlynol.
1. paratoi wafferi
Dewisir wafferi silicon fel y deunydd cychwyn ar gyfer y broses lled-ddargludyddion. Mae'r wafferi'n cael eu glanhau, eu caboli a'u paratoi i'w defnyddio fel swbstradau ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau electronig.
2. Patrymu
Yn y broses hon, crëir patrymau ar wafferi silicon gan ddefnyddio proses a elwir yn ffotolithograffeg. Rhoddir haen o ffotoresist sy'n gwrthsefyll cyrydiad ar wyneb y wafer, ac yna gosodir mwgwd ar ben y wafer. Mae gan y mwgwd batrwm sy'n cyfateb i'r cydrannau electronig perthnasol a weithgynhyrchwyd ymlaen llaw. Yna trosglwyddir y patrwm o'r mwgwd i'r haen ffotoresist gan ddefnyddio golau uwchfioled. Yna caiff yr ardaloedd ffotoresist agored eu tynnu, gan adael wyneb patrymog ar y wafer.
3. Deunydd dopio
Yn y cam hwn, mae deunyddiau'n cael eu hychwanegu at y wafer silicon i newid ei briodweddau trydanol. Y deunyddiau a ddefnyddir amlaf yw boron neu ffosfforws, y gellir eu hychwanegu mewn symiau bach i gynhyrchu lled-ddargludyddion math-p neu n-math, yn y drefn honno. Mae'r deunyddiau hyn yn cael eu mewnblannu i wyneb y wafer gan ddefnyddio cyflymiad ïon mewn proses a elwir yn fewnblannu ïon.
4. prosesu dyddodiad wafer
Yn ystod y broses hon, mae deunyddiau ffilm tenau yn cael eu hadneuo ar wafer i greu cydrannau electronig. Gellir cyflawni hyn trwy amrywiaeth o dechnegau, gan gynnwys dyddodiad anwedd cemegol (CVD), dyddodiad anwedd ffisegol (PVD), a dyddodiad haenau atomig (ALD). Gellir defnyddio'r prosesau hyn i adneuo deunyddiau fel metelau, ocsidau a nitridau.
5. Ysgythriad
Tynnu rhan o'r deunydd o wyneb y wafer i gynhyrchu'r siâp a'r strwythur sy'n ofynnol ar gyfer y gydran electronig. Gellir perfformio ysgythru gan ddefnyddio amrywiaeth o dechnegau, gan gynnwys ysgythru gwlyb, ysgythru sych, ac ysgythru plasma. Mae'r prosesau hyn yn defnyddio cemegau neu blasma i dynnu deunyddiau penodol o'r waffer yn ddetholus.
6. Pecynnu
Mae cydrannau electronig yn cael eu pecynnu i mewn i gynnyrch terfynol y gellir ei ddefnyddio mewn dyfeisiau electronig. Mae hyn yn cynnwys cysylltu'r cydrannau â swbstrad fel bwrdd cylched printiedig, ac yna eu cysylltu â chydrannau eraill gan ddefnyddio gwifrau neu ddulliau eraill. Mae prosesau lled-ddargludyddion yn gymhleth iawn ac yn cynnwys amrywiaeth o offer a deunyddiau arbenigol. Mae'r prosesau hyn yn hanfodol i weithgynhyrchu dyfeisiau electronig modern ac maent yn parhau i esblygu wrth i dechnolegau newydd gael eu hailadrodd.
Yn nodweddiadol, mae'r broses o gynhyrchu sglodion lled-ddargludyddion yn cymryd ychydig wythnosau i ychydig fisoedd. Gan ddechrau o'r cam cyntaf, mae angen cynhyrchu wafer silicon i wasanaethu fel y swbstrad ar gyfer y sglodion. Mae'r broses hon fel arfer yn cynnwys y prosesau canlynol, glanhau, dyddodi, lithograffeg, ysgythru a dopio. Mae'n bosibl y bydd angen i'r afrlladen fynd trwy gannoedd o wahanol weithrediadau proses, felly gall y broses weithgynhyrchu wafferi gymryd hyd at 16-18 wythnos.
Unwaith y bydd y sglodion unigol yn cael eu cynhyrchu ar y wafer, mae angen eu gwahanu a'u pecynnu yn unedau unigol. Mae hyn hefyd yn cynnwys profi pob sglodyn i sicrhau ei fod yn bodloni'r manylebau, ac yna ei wahanu o'r wafer a'i osod ar y pecyn neu'r swbstrad. Ar ôl i'r sglodion gael eu pecynnu, byddant yn mynd trwy broses brofi drylwyr i sicrhau eu bod yn bodloni safonau ansawdd ac yn cyflawni'r swyddogaethau disgwyliedig. Mae hyn yn cynnwys cynnal profion electronig, profion swyddogaethol, a mathau eraill o brofion dilysu i nodi unrhyw ddiffygion neu broblemau. Mae hyn hefyd yn dibynnu ar gymhlethdod y sglodyn a'r gofynion profi gofynnol, felly gall y broses becynnu a phrofi hon gymryd 8-10 wythnos.
Ar y cyfan, gall y broses gyfan o gynhyrchu sglodion lled-ddargludyddion gymryd sawl wythnos neu fisoedd, oherwydd mae'n dibynnu ar y technolegau perthnasol a ddefnyddir a chymhlethdod y dyluniad sglodion.
2. Tueddiadau a Heriau mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion
1. Trosglwyddo Patrwm
Mae datblygiadau mewn technoleg trosglwyddo patrwm wedi dod yn yrrwr allweddol o ddatblygiad cyflym y diwydiant lled-ddargludyddion, gan alluogi gweithgynhyrchu cydrannau electronig llai a mwy cymhleth.
Datblygiad mawr mewn technoleg trosglwyddo patrwm yw datblygu lithograffeg uwch, sef y broses o drosglwyddo patrymau i gyfrwng gan ddefnyddio golau neu ffynonellau ymbelydredd eraill. Yn benodol, mae technolegau lithograffeg a ddatblygwyd yn ystod y blynyddoedd diwethaf, megis lithograffeg uwchfioled eithafol (EUV) a thechnoleg patrwm lluosog, yn cael eu defnyddio i gynhyrchu graffeg llai a mwy cymhleth.
Mae lithograffeg EUV yn defnyddio pelydrau golau tonfedd fer iawn i greu patrymau hynod fanwl gywir ar wafferi silicon. Gall y dechnoleg hon greu meintiau mor fach ag ychydig o nanometrau, sy'n hanfodol ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau electronig uwch megis microbroseswyr.
Mae patrwm lluosog yn dechnoleg lithograffeg arall a all greu patrymau llai. Mae'r dechnoleg hon yn golygu torri i lawr un patrwm yn batrymau micro-pegynol lluosog ac yna eu trosglwyddo i wyneb y wafer. O ganlyniad, gall y patrwm a grëwyd fod yn llai na thonfedd yr ymbelydredd a ddefnyddir mewn lithograffeg.
2. Cyffuriau
Dopants yw ychwanegu cyfryngau penodol i wafferi silicon i newid eu priodweddau trydanol. Mae datblygiadau mewn technoleg dopio wedi bod yn ffactor allweddol yn natblygiad cyflym y diwydiant lled-ddargludyddion. Mae'r datblygiad technolegol hwn oherwydd ymddangosiad deunyddiau dielectrig newydd.
Yn draddodiadol, boron a ffosfforws yw'r deunyddiau dopio a ddefnyddir amlaf oherwydd gallant gynhyrchu lled-ddargludyddion math-p a math n, yn y drefn honno. Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae deunyddiau newydd fel germaniwm, arsenig ac antimoni wedi'u datblygu a gellir eu defnyddio i gynhyrchu cydrannau electronig mwy cymhleth.
Datblygiad arall mewn technoleg dopio yw hyrwyddo prosesau dopio mwy manwl gywir. Yn y gorffennol, mewnblannu ïon oedd y brif dechnoleg a ddefnyddiwyd ar gyfer dopio, yn cynnwys defnyddio ïonau cyflym i fewnblannu deuelectrig i wyneb y wafer. Er bod mewnblannu ïon yn dal i gael ei ddefnyddio'n gyffredin, mae technolegau newydd fel epitaxy pelydr moleciwlaidd (MBE) a dyddodiad anwedd cemegol (CVD) wedi'u datblygu i alluogi rheolaeth fwy manwl gywir ar y broses ddopio.
3. Dyddodiad
Mae dyddodiad yn broses allweddol arall mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, sy'n golygu gosod ffilm denau o ddeunydd ar swbstrad. Gellir cyflawni'r broses hon trwy wahanol dechnolegau, megis dyddodiad anwedd corfforol (PVD), dyddodiad anwedd cemegol (CVD), dyddodiad haen atomig (ALD), ac ati.
Ar yr un pryd, mae technolegau newydd hefyd yn datblygu'n gyson, gan gynnwys dyddodiad anwedd cemegol organig metel (MOCVD), dyddodiad gwell plasma, dyddodiad rholio-i-rôl, ac ati.
4. Ysgythriad
Mae ysgythru yn golygu tynnu rhannau penodol o ddeunyddiau lled-ddargludyddion i greu patrymau neu strwythurau. Datblygiadau mewn technoleg ysgythru yw'r prif reswm dros ddatblygiad cyflym y diwydiant lled-ddargludyddion ac maent hefyd yn dechnoleg allweddol ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau electronig llai a mwy cymhleth.
Yn y gorffennol, ysgythru gwlyb oedd y brif dechnoleg a ddefnyddir yn gyffredin, sy'n golygu trochi'r wafer mewn hydoddiant sy'n hydoddi'r deunydd. Fodd bynnag, nid yw ysgythru gwlyb yn fanwl gywir a gall achosi difrod i strwythurau cyfagos.
Mae dyfodiad technoleg ysgythru sych wedi galluogi cynhyrchu ysgythru yn fwy manwl gywir a rheoladwy, megis ysgythru ïon adweithiol (RIE) ac ysgythru plasma. Mae RIE yn dechnoleg sy'n defnyddio ïonau adweithiol i dynnu deunydd o wafer yn ddetholus, gan ganiatáu rheolaeth fanwl gywir ar y broses ysgythru.
Mae ysgythru plasma yn dechnoleg debyg sy'n defnyddio plasma nwy i dynnu deunydd, ond mae ganddo'r fantais ychwanegol o dynnu deunyddiau penodol yn ddetholus, megis metelau neu silicon.
5. Pecynnu
Mae'r broses becynnu mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cynnwys amgáu cylched integredig mewn casin amddiffynnol sydd hefyd yn darparu cysylltiadau trydanol i'r byd y tu allan. Mae'r broses becynnu yn effeithio ar berfformiad, dibynadwyedd a chost y cynnyrch terfynol.
Mae pecynnu 3D yn golygu pentyrru sglodion lluosog gyda'i gilydd i greu cylchedau integredig dwysedd uchel. Gall y dechnoleg hon leihau maint cyffredinol y ddyfais a gwella ei pherfformiad tra hefyd yn lleihau'r defnydd o bŵer.
Mae pecynnu ffanio yn dechnoleg sy'n ymgorffori cylchedau integredig mewn haen o gyfansoddyn mowldio epocsi, gan ddefnyddio pileri copr wedi'u ffanio o'r sglodion ar gyfer cysylltiadau trydanol. Mae'r dechnoleg hon yn galluogi pecynnu dwysedd uchel mewn maint llai.
Mae System-mewn-Pecyn (SiP) yn dechnoleg arall sy'n integreiddio sglodion lluosog, synwyryddion a chydrannau eraill mewn un pecyn. Gall leihau maint cyffredinol y ddyfais tra hefyd yn gwella ei berfformiad cyffredinol.