Ứng dụng Plasma trong xử lý chế tạo chất bán dẫn

Bước 1: Xây dựng và bảo vệ lát bán dẫn silic

Các thiết kế vi mạch được xây dựng trên nhiều lớp vật liệu khác nhau và quá trình này được thực hiện ít nhất vài trăm lần để tạo ra một con chip. Giống như một "bức tranh" của con chip, lát bán dẫn là một chiếc đĩa hẹp, sáng bóng được chạm khắc với những kích thước nhất định. Trong bước này, các bề mặt sẽ được bao phủ bởi lớp phủ silicon dioxide mịn bằng quy trình oxy hóa nhiệt. Điều này che chắn bề mặt của chiếc đĩa khỏi các chất gây ô nhiễm hóa học có thể thay đổi độ dẫn điện và làm giảm chất lượng điện của mạch.

Hình 1. Quá trình xử lý chất bán dẫn

Bước 2: Làm sạch bề mặt

Làm sạch plasma là công nghệ làm sạch phân hủy và hóa hơi các chất hữu cơ như dầu bám trên bề mặt vật liệu nền bằng plasma. Đây không chỉ là một phương pháp khô và làm sạch không sử dụng nước hoặc dung dịch tẩy rửa, nó còn mang lại hiệu quả làm sạch cao không để lại cặn. Quá trình làm sạch thường sử dụng oxy plasma. Việc kiểm soát chính xác khí plasma trong buồng là rất quan trọng để các quy trình hoạt động như mong đợi, đối với tất cả các con chip riêng lẻ trên toàn bộ đường kính của tấm lát bán dẫn. Việc làm sạch bề mặt dựa trên plasma cũng có thể trở thành một công nghệ hỗ trợ xử lý cụm trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Hình 2. Làm sạch bề mặt bằng phương pháp Quang phổ Plasma

Bước 3: Quá trình khắc

Đây là quá trình khắc các rãnh và hoa văn trên bề mặt chất nền. Khắc plasma là một quá trình được sử dụng để tạo ra các mẫu trên bề mặt chất bán dẫn. Trong quy trình này, plasma được sử dụng để loại bỏ có chọn lọc vật liệu khỏi bề mặt của chất bán dẫn. Phép đo plasma có thể được sử dụng để theo dõi các thông số plasma như mật độ plasma, năng lượng ion và dòng ion, những thông số này rất quan trọng để kiểm soát quá trình ăn mòn và đảm bảo tạo ra mẫu mong muốn.

Bước 4: Quy trình tạo màng mỏng

Các màng mỏng được hình thành trên các tấm lát bán dẫn được sử dụng làm vật liệu cho hệ thống dây điện và bóng bán dẫn. Tại thời điểm này, không có mạch hoặc các mẫu khác trong màng mỏng. Sự lắng đọng màng mỏng chủ yếu được thực hiện bằng kỹ thuật PVD (Physical Vapor Deposition) và Plasma CVD. PVD bao gồm các kỹ thuật như phún xạ và lắng đọng chân không. Bài viết Ứng dụng phép đo plasma trong phún xạ sẽ mang lại kiến thức chuyên sâu liên quan đến định nghĩa phún xạ cũng như phún xạ phản ứng, một trong những biến thể thực tế nhất trong quá trình phún xạ.

Bước 5: Quá trình kết nối kim loại

Để đảm bảo rằng các tín hiệu có thể truyền đến các vị trí thích hợp, kỹ thuật kết nối kim loại kết nối các thành phần điện tử bằng các mạch kim loại. Lắng đọng plasma là một quá trình được sử dụng để lắng đọng các màng vật liệu mỏng lên bề mặt của các thiết bị bán dẫn. Phép đo plasma có thể được sử dụng để theo dõi các thông số plasma như thành phần khí, áp suất và năng lượng, những thông số này rất quan trọng để kiểm soát quá trình lắng đọng và đảm bảo đạt được các đặc tính màng mong muốn.

Bước 6: Kiểm tra và đóng gói

Một loạt thử nghiệm, bao gồm thử nghiệm phân loại khuôn điện (EDS), sẽ được thực hiện trên con chip bán dẫn. Mỗi con chip khi rời khỏi cơ sở đều được kiểm tra bằng quy trình EDS để đảm bảo tuân thủ các yêu cầu của nhà sản xuất. Cùng với việc bảo vệ khỏi các yếu tố bên ngoài, bao bì cũng cung cấp khả năng bảo vệ chống rung, va đập, độ ẩm và hóa chất. Các con chip sau khi đóng gói phải được kiểm tra đầy đủ các chức năng của chúng. Các con chip sẽ được đưa vào một loạt các bài kiểm tra điện áp, tín hiệu điện và nhiệt độ. Theo cách tiếp cận này, chúng tôi có thể đánh giá các đặc tính điện và chức năng của các thành phần cũng như hiệu suất của chúng để tìm kiếm bất kỳ sai sót nào.

Máy quang phổ được sử dụng để theo dõi plasma trong xử lý chất bán dẫn

Qua tám bước chế tạo chất bán dẫn nêu trên, ta có thể thấy việc giám sát plasma thực sự cần thiết trong quá trình này khi nó được sử dụng trong các bước ăn mòn, lắng đọng, làm sạch và chẩn đoán. Với các ưu điểm như Đo lường thời gian thực, Thiết lập linh hoạt cho các quy trình khác nhau, Độ ổn định cao cho hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường quy trình, các dòng sản phẩm này của Ocean Optics (Ocean Insight) có thể hỗ trợ tối ưu hóa đầu ra cũng như chất lượng của chất bán dẫn: Ocean HR4PRO, Ocean SR cũng như Ocean ST, QE Pro-Raman. Với các thông số kỹ thuật như Độ phân giải cao và ổn định nhiệt với tốc độ thu thập dữ liệu nhanh, tốc độ thu nhận nhanh, SNR (tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm) cao cũng như Độ nhạy cao, những chiếc máy quang phổ này được kỳ vọng sẽ đáp ứng nhu cầu của khách hàng trong lĩnh vực gia công bán dẫn.

Bên cạnh đó, Chúng tôi còn cung cấp các gói đo plasma: Bundle-HR-Plasma và Bundle-Flame-Plasma bao gồm:

• Máy quang phổ: Máy quang phổ HR4PRO, máy quang phổ FLAME
• Sợi quang và đầu dò: Sợi quang có thông số kỹ thuật phù hợp với môi trường đo lường sẽ được sử dụng
• Phụ kiện lấy mẫu: Ống kính chuẩn trực 74
• Phần mềm: Phần mềm điều hành