Quy trình sản xuất bán dẫn: Hệ thống các giai đoạn chi tiết

Ngày nay công nghệ bán dẫn nói chung là nền tảng không thể thiếu trong thời đại công nghệ số như hiện nay, nhưng để có những vi mạch, chip hay linh kiện như hiện nay phải trải qua rất nhiều quy trình phức tạp để tạo thành những ứng dụng theo thiết kế.

Cùng ICG tìm hiểu chi tiết về quy trình sản xuất bán dẫn cơ bản của một nhà máy hiện nay từ những vật liệu thô đến những chip bán dẫn, vi mạch bán dẫn nhé.

Giai đoạn chuẩn bị vật liệu sản xuất bán dẫn

Để sản xuất được những chip bán dẫn, những vi mạch cần phải sự chuẩn bị chỉnh chu, tốt nhất từ những nguồn vật liệu sạch, tinh khiết, trong các bước khác nhau có 3 giai đoạn quan trọng nhất:

Vật liệu sản xuất: Hầu hết các thiết bị, chip hiện nay đều sử dụng Silicon (si) bởi nó mang lại sự hiệu quả về kinh tế cũng như chất lượng, độ tinh khiết mà nó mang lại. Ngoài ra tùy theo quy trình sản xuất chip, linh kiện loại nào mà chọn các loại tương ứng như Gallium Arsenide (GaAs), Silicon Carbide (SiC), và Graphene.

Tinh chế silicon: Silicon được lựa chọn có độ tinh khiết (99,999%) được nung chảy và làm sạch, nhằm loại bỏ các tạp chất, những thành phần không liên quan.

Xem thêm: Vật liệu bán dẫn phổ biến gồm loại nào?

Tạo wafer: Sau quá trình tinh chế, thành phẩm sau quá trình trên được đúc thành khối trụ dài gọi là phôi, sau đó chúng được cắt thành các đĩa mỏng, gọi là wafer. Các Wafe được mài và đánh bóng, theo những tiêu chuẩn nhất định để chuẩn bị cho quy trình sản xuất bán dẫn tiếp theo.

Các quy trình sản xuất bán dẫn

Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ các vật tư, vật liệu cần thiết theo những yêu cầu khác nhau về những dòng chip ứng dụng mà nhà máy thực hiện, các quá trình sẽ trải qua những bước tiếp theo như sau:

Oxidation (Oxi hóa): Sau khi tấm Wafe được tạo thành, nó chưa phải là vật liệu bán dẫn, hay mang điện tích, quá trình tiếp đến mang tính quyết định đến hiệu năng của CHIP nên quá trình này khá quan trọng. Khi phủ một lớp oxit silicon trên bề mặt wafer giúp bảo vệ wafer khỏi các tác động bên ngoài, ngăn chặn sự rò rĩ, tác động với các thành phần khác bên ngoài.

Photolithography (Khắc quang): Đây là quá trình cơ bản là in hình dáng, tạo hình các phần tử có trong vi mạch lên tấm Wafer, sử dụng ánh sáng cực tím và công nghệ khắc để khắc theo hình dáng cụ thể.

Doping: Tiếp đến là quy trình thêm các thành phần điện tích khác, hay còn gọi là cấy Ion hoặc khuếch tán, giúp waferthay đổi tính chất dẫn điện theo 1 tiêu chuẩn nhất định.

Etching: Đây là giai đoạn "Làm đẹp" Cho wafer khi sử dụng các hiệu ứng ăn mòn có thể là dạng khô (Plasma) hoặc dạng ướt (hóa chất) để loại bỏ đi những phần dư thừa hoặc ảnh hưởng đến tính dẫn điện

Deposition (Màng mỏng): Quá trình sản xuất bán dẫn tiếp đến là phủ lên bề mặt wafer để tạo ra các lớp mạch với lớp dẫn điện và cách điện mỏng khác nhau.

Cấy Ion (Ion Implantation): Tiếp đến là kiểm tra độ dẫn điện, đưa các ion mang điện theo những quy tắc nhất định, biến chúng có những điện tích theo yêu cầu của cả quy trình

Phân loại (Sorting): Sau khi đã hoàn thiện các bước trên, quá trình kiểm tra đầu ra theo các bài test khác nhau, giúp loại bỏ những chip, vi mạch hay linh kiện bán dẫn bị lỗi hoặc chưa đạt yêu cầu dù là nhỏ nhất.

Đóng gói và Kiểm tra hoàn thiện

Packaging (Đóng gói): Các chip, linh kiện sau khi trải qua các quy trình trên, sẽ đến đóng gói hoàn tất trước khi đưa vào sử dụng, chúng được đóng gói thành những hình dáng theo yêu cầu và ứng dụng được thực hiện.

Testing (Kiểm tra): Sau khi thành phẩm các chip, vi mạch lại trải qua thêm quá trình kiểm tra chi tiết để xuất xưởng, đảm bảo hoạt động đúng theo chức năng, nhiệm vụ của mỗi quy trình.

Quy trình sản xuất bán dẫn là một tập hợp những công đoạn phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ cao và các thiết bị hiện đại. Mỗi quy trình đóng vai trò thiết yếu của sự hình thành mỗi thiết bị, vi mạch, chip bán dẫn. Nếu bạn đang phân vân hoặc tìm hiểu sâu hơn về quy trình sản xuất, vui lòng liên hệ đến ICG để được tư vấn giải đáp tốt nhất.