Résumé des procédés de fabrication courants des semi-conducteurs
La fabrication de semi-conducteurs désigne le processus d'usinage d'une puce complète, capable de remplir une fonction spécifique, sur une plaquette de silicium, grâce à une série d'étapes complexes. Différents produits de semi-conducteurs impliquent différents procédés ; nous présenterons donc de manière systématique tous les procédés de fabrication de semi-conducteurs susceptibles d'intervenir dans ce processus.
Quelles sont les frontières entre la fabrication et le conditionnement des semi-conducteurs ?
Contrairement à l'encapsulation, la fabrication de semi-conducteurs (étape d'entrée) vise à produire des plaquettes nues comportant des circuits complexes et nécessite un environnement de salle blanche à contrôle strict afin d'empêcher la poussière d'affecter la structure microscopique des circuits. L'objectif de l'encapsulation (étape de sortie) est de protéger la puce nue et d'améliorer sa résistance physique et sa tolérance aux agressions environnementales. Généralement, l'amincissement des plaquettes marque la transition entre la fabrication et l'encapsulation. Après amincissement, les plaquettes sont expédiées de l'usine de fabrication à l'usine d'encapsulation, ce qui achève le processus de fabrication des semi-conducteurs.
Quelles sont les différences de processus entre les différents produits de puces ?
Le terme « puce » est très vaste et englobe une grande catégorie, qui se subdivise donc en de nombreuses sous-catégories. On distingue généralement les puces logiques (CPU, GPU, etc.), les puces mémoire (DRAM, NAND, Flash, etc.), les puces analogiques et mixtes, les dispositifs de puissance, les puces RF, les puces de capteurs, etc.
Les différents types de puces utilisent des principes de conception, des normes de fabrication et des matériaux différents en fonction de leur application et de leurs exigences fonctionnelles. Par exemple, on dit souvent que les procédés de gravure avancés de 5 nm et 7 nm sont généralement utilisés pour les puces logiques, tandis que pour les puces RF (SAW, BAW, etc.), la largeur de ligne n'est pas un critère déterminant. Par exemple, les puces mémoire sont principalement gravées en 12 pouces, mais les semi-conducteurs de troisième génération utilisent généralement des gravures de 4,6 pouces en raison des limitations du substrat SiC.
Classification des procédés de fabrication des semi-conducteurs ?
La photolithographie comprend les étapes de dépôt, d'exposition, de développement, de cuisson et autres procédés. Le revêtement à sec inclut le PVD (dépôt physique en phase vapeur), le CVD (dépôt chimique en phase vapeur) et l'ALD (dépôt de couches atomiques). Le PVD comprend également l'évaporation, la pulvérisation cathodique et le dépôt laser pulsé (PLD). Le CVD inclut le PECVD (dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma), le LPCVD (dépôt chimique en phase vapeur à basse pression), le MOCVD (dépôt chimique en phase vapeur organométallique), le MPCVD (dépôt chimique en phase vapeur à moyenne pression) et le CVD laser. La gravure sèche, telle que l'APCVD, le HT-CVD et l'UHV-CVD, se divise en gravure physique, gravure chimique et gravure physico-chimique. La gravure physique comprend la gravure par faisceau d'ions (IBE), la gravure chimique comprend le désadhésif plasma, etc. La gravure physico-chimique comprend ICP-RIE, CCP-RIE, ECR-RIE, DRIE, etc. Épitaxie : Elle se divise en épitaxie en phase liquide (LPE), épitaxie en phase gazeuse (VPE), épitaxie par jets moléculaires (MBE), épitaxie par jets chimiques (CBE), etc. Implantation ionique : Elle comprend l'implantation d'ions de haute énergie, l'implantation d'ions de basse énergie, l'implantation d'ions à haute dose, l'implantation d'ions à haut flux, l'implantation d'ions moléculaires de masse élevée, etc.
Diffusion : diffusion à partir d’une source gazeuse, diffusion à partir d’une source liquide, diffusion à partir d’une source solide, diffusion avant dépôt, etc.
Recuit : recuit en tube de four, recuit thermique rapide, recuit laser, recuit plasma et autres méthodes humides. Les méthodes humides se divisent en gravure humide, nettoyage, électroplacage, placage chimique, CMP, etc.
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