عملية تصنيع أشباه الموصلات – تكنولوجيا الحفر

مطلوب مئات العمليات لتحويلرقاقةإلى أشباه الموصلات. واحدة من أهم العمليات هيالنقش- أي نحت أنماط الدوائر الدقيقة علىرقاقة. نجاحالنقشتعتمد العملية على إدارة المتغيرات المختلفة ضمن نطاق توزيع محدد، ويجب إعداد كل معدات الحفر للعمل في ظل الظروف المثلى. يستخدم مهندسو عملية النقش لدينا تكنولوجيا تصنيع رائعة لإكمال هذه العملية التفصيلية.
أجرى مركز أخبار SK Hynix مقابلات مع أعضاء الفرق الفنية Icheon DRAM Front Etch وMiddle Etch وEnd Etch لمعرفة المزيد عن عملهم.
حفر: رحلة إلى تحسين الإنتاجية
في صناعة أشباه الموصلات، يشير النقش إلى أنماط النحت على الأغشية الرقيقة. يتم رش الأنماط باستخدام البلازما لتشكيل الخطوط العريضة النهائية لكل خطوة من خطوات العملية. والغرض الرئيسي منه هو تقديم أنماط دقيقة بشكل مثالي وفقًا للتخطيط والحفاظ على نتائج موحدة في جميع الظروف.
إذا حدثت مشاكل في عملية الترسيب أو الطباعة الحجرية الضوئية، فيمكن حلها عن طريق تقنية الحفر الانتقائي (Etch). ومع ذلك، إذا حدث خطأ ما أثناء عملية النقش، فلا يمكن عكس الوضع. وذلك لأنه لا يمكن ملء نفس المادة في المنطقة المحفورة. ولذلك، في عملية تصنيع أشباه الموصلات، يعد النقش أمرًا بالغ الأهمية لتحديد العائد الإجمالي وجودة المنتج.

تتضمن عملية النقش ثماني خطوات: ISO، وBG، وBLC، وGBL، وSNC، وM0، وSN، وMLM.
أولاً، تقوم مرحلة ISO (العزل) بحفر السيليكون (Si) على الرقاقة لإنشاء منطقة الخلية النشطة. تشكل مرحلة BG (البوابة المدفونة) سطر عنوان الصف (خط الكلمات) 1 والبوابة لإنشاء قناة إلكترونية. بعد ذلك، تقوم مرحلة BLC (Bit Line Contact) بإنشاء الاتصال بين ISO وسطر عنوان العمود (Bit Line) 2 في منطقة الخلية. ستقوم مرحلة GBL (Peri Gate + Cell Bit Line) في نفس الوقت بإنشاء سطر عنوان عمود الخلية والبوابة في المحيط 3.
تستمر مرحلة SNC (عقدة التخزين) في إنشاء الاتصال بين المنطقة النشطة وعقدة التخزين 4. بعد ذلك، تشكل المرحلة M0 (Metal0) نقاط الاتصال الخاصة بـ S/D الطرفية (عقدة التخزين) 5 ونقاط الاتصال بين سطر عنوان العمود وعقدة التخزين. تؤكد مرحلة SN (عقدة التخزين) سعة الوحدة، وتقوم مرحلة الامتيازات (MLM) (المعدن متعدد الطبقات) اللاحقة بإنشاء مصدر طاقة خارجي وأسلاك داخلية، وتكتمل عملية هندسة النقش (الحفر) بأكملها.

نظرًا لأن فنيي الحفر (Etch) مسؤولون بشكل أساسي عن نقش أشباه الموصلات، فإن قسم DRAM ينقسم إلى ثلاثة فرق: Front Etch (ISO، BG، BLC)؛ الحفر الأوسط (GBL، SNC، M0)؛ نهاية الحفر (SN، الامتيازات والرهون البحرية). يتم تقسيم هذه الفرق أيضًا وفقًا لمواقع التصنيع ومواقع المعدات.
وظائف التصنيع مسؤولة عن إدارة وتحسين عمليات إنتاج الوحدة. تلعب مواقع التصنيع دورًا مهمًا للغاية في تحسين الإنتاجية وجودة المنتج من خلال التحكم المتغير وإجراءات تحسين الإنتاج الأخرى.
وظائف المعدات مسؤولة عن إدارة وتعزيز معدات الإنتاج لتجنب المشاكل التي قد تحدث أثناء عملية النقش. المسؤولية الأساسية لمواقع المعدات هي ضمان الأداء الأمثل للمعدات.
على الرغم من أن المسؤوليات واضحة، إلا أن جميع الفرق تعمل لتحقيق هدف مشترك - وهو إدارة وتحسين عمليات الإنتاج والمعدات ذات الصلة لتحسين الإنتاجية. ولتحقيق هذه الغاية، يشارك كل فريق بنشاط إنجازاته ومجالات التحسين، ويتعاون لتحسين أداء الأعمال.
كيفية مواجهة تحديات تكنولوجيا التصغير

بدأت SK Hynix الإنتاج الضخم لمنتجات LPDDR4 DRAM بسعة 8 جيجابت لعملية فئة 10 نانومتر (1a) في يوليو 2021.

دخلت أنماط دوائر ذاكرة أشباه الموصلات عصر 10 نانومتر، وبعد التحسينات، يمكن لذاكرة DRAM واحدة أن تستوعب حوالي 10000 خلية. ولذلك، حتى في عملية النقش، هامش العملية غير كاف.
إذا كانت الفتحة المشكلة (الثقب) 6 صغيرة جدًا، فقد تظهر "غير مفتوحة" وتسد الجزء السفلي من الشريحة. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت الحفرة الناتجة كبيرة جدًا، فقد يحدث "جسر". عندما تكون الفجوة بين الفتحتين غير كافية، يحدث "الجسر"، مما يؤدي إلى مشاكل في الالتصاق المتبادل في الخطوات اللاحقة. مع تزايد تكرير أشباه الموصلات، يتقلص نطاق قيم حجم الثقب تدريجيًا، وسيتم التخلص من هذه المخاطر تدريجيًا.
لحل المشكلات المذكورة أعلاه، يواصل خبراء تكنولوجيا النقش تحسين العملية، بما في ذلك تعديل وصفة العملية وخوارزمية APC7، وإدخال تقنيات النقش الجديدة مثل ADCC8 وLSR9.
ومع تزايد تنوع احتياجات العملاء، ظهر تحدي آخر – وهو الاتجاه نحو إنتاج منتجات متعددة. ولتلبية احتياجات العملاء هذه، يجب تعيين شروط العملية الأمثل لكل منتج بشكل منفصل. يعد هذا تحديًا خاصًا جدًا للمهندسين لأنهم بحاجة إلى جعل تكنولوجيا الإنتاج الضخم تلبي احتياجات كل من الظروف القائمة والظروف المتنوعة.
ولتحقيق هذه الغاية، قدم مهندسو Etch تقنية "APC offset"10 لإدارة المشتقات المختلفة بناءً على المنتجات الأساسية (المنتجات الأساسية)، وقاموا بإنشاء واستخدام "نظام T-index" لإدارة المنتجات المختلفة بشكل شامل. ومن خلال هذه الجهود، تم تحسين النظام بشكل مستمر لتلبية احتياجات إنتاج المنتجات المتعددة.