נדרשים מאות תהליכים כדי להפוך ארָקִיקלתוך מוליך למחצה. אחד התהליכים החשובים ביותר הואתַחרִיט- כלומר, גילוף דפוסי מעגלים עדינים עלרָקִיק. הצלחת התַחרִיטהתהליך תלוי בניהול משתנים שונים בטווח תפוצה מוגדר, וכל ציוד תחריט חייב להיות מוכן לפעול בתנאים אופטימליים. מהנדסי תהליך התחריט שלנו משתמשים בטכנולוגיית ייצור מעולה להשלמת תהליך מפורט זה.
SK Hynix News Center ראיין חברים מהצוותים הטכניים של Icheon DRAM Front Etch, Middle Etch ו-End Etch כדי ללמוד עוד על עבודתם.
לַחֲרוֹט: מסע לשיפור פרודוקטיביות
בייצור מוליכים למחצה, תחריט מתייחס לדפוסי גילוף על סרטים דקים. התבניות מרוססים באמצעות פלזמה כדי ליצור את המתאר הסופי של כל שלב בתהליך. מטרתו העיקרית היא להציג בצורה מושלמת דפוסים מדויקים בהתאם לפריסה ולשמור על תוצאות אחידות בכל תנאי.
אם מתרחשות בעיות בתהליך השקיעה או הפוטוליתוגרפיה, ניתן לפתור אותן על ידי טכנולוגיית תחריט סלקטיבי (Etch). עם זאת, אם משהו משתבש במהלך תהליך התחריט, לא ניתן להפוך את המצב. הסיבה לכך היא שלא ניתן למלא את אותו חומר באזור החרוט. לכן, בתהליך ייצור המוליכים למחצה, תחריט חיוני כדי לקבוע את התפוקה הכוללת ואיכות המוצר.
תהליך התחריט כולל שמונה שלבים: ISO, BG, BLC, GBL, SNC, M0, SN ו-MLM.
ראשית, שלב ה-ISO (Isolation) חורט (Etch) סיליקון (Si) על הפרוסה כדי ליצור את אזור התא הפעיל. שלב BG (שער קבור) יוצר את שורת כתובת השורה (Word Line) 1 ואת השער ליצירת ערוץ אלקטרוני. לאחר מכן, שלב ה-BLC (Bit Line Contact) יוצר את החיבור בין ה-ISO לשורת כתובת העמודה (Bit Line) 2 באזור התא. שלב ה-GBL (Peri Gate+Cell Bit Line) יצור בו-זמנית את שורת הכתובת של עמודת התא ואת השער בפריפריה 3.
שלב ה-SNC (Storage Node Contract) ממשיך ליצור את החיבור בין האזור הפעיל לצומת האחסון 4. לאחר מכן, שלב M0 (Metal0) יוצר את נקודות החיבור של ה-S/D ההיקפי (Storage Node) 5 ונקודות החיבור בין שורת כתובת העמודה לצומת האחסון. שלב ה-SN (צומת אחסון) מאשר את קיבולת היחידה, ושלב ה-MLM (Multi Layer Metal) שלאחר מכן יוצר את ספק הכוח החיצוני והחיווט הפנימי, וכל תהליך הנדסת הצריבה (Etch) הושלם.
בהתחשב בכך שטכנאי תחריט (Etch) אחראים בעיקר לדפוסים של מוליכים למחצה, מחלקת DRAM מחולקת לשלושה צוותים: Front Etch (ISO, BG, BLC); Middle Etch (GBL, SNC, M0); End Etch (SN, MLM). צוותים אלו מחולקים גם לפי עמדות ייצור ותפקידי ציוד.
עמדות ייצור אחראיות על ניהול ושיפור תהליכי הייצור של יחידות. עמדות ייצור ממלאות תפקיד חשוב מאוד בשיפור התפוקה ואיכות המוצר באמצעות בקרה משתנה ואמצעי אופטימיזציה של ייצור אחרים.
עמדות ציוד אחראיות על ניהול וחיזוק ציוד הייצור כדי למנוע בעיות שעלולות להתרחש במהלך תהליך התחריט. האחריות המרכזית של עמדות ציוד היא להבטיח את הביצועים האופטימליים של הציוד.
למרות שהאחריות ברורה, כל הצוותים פועלים לקראת מטרה משותפת - כלומר, לנהל ולשפר תהליכי ייצור וציוד נלווה לשיפור הפרודוקטיביות. לשם כך, כל צוות משתף באופן פעיל את ההישגים שלו ואת תחומי השיפור שלו ומשתף פעולה כדי לשפר את הביצועים העסקיים.
כיצד להתמודד עם אתגרי טכנולוגיית המזעור
SK Hynix החלה בייצור המוני של מוצרי 8Gb LPDDR4 DRAM עבור תהליך בדרגת 10nm (1a) ביולי 2021.
דפוסי מעגלי זיכרון מוליכים למחצה נכנסו לעידן ה-10nm, ולאחר שיפורים, DRAM בודד יכול להכיל כ-10,000 תאים. לכן, גם בתהליך התחריט, מרווח התהליך אינו מספיק.
אם החור שנוצר (חור) 6 קטן מדי, הוא עשוי להיראות "לא נפתח" ולחסום את החלק התחתון של השבב. בנוסף, אם החור שנוצר גדול מדי, עלול להתרחש "גישור". כאשר הפער בין שני חורים אינו מספיק, מתרחש "גישור", וכתוצאה מכך בעיות הידבקות הדדיות בשלבים הבאים. ככל שהמוליכים למחצה מתעדנים יותר ויותר, טווח ערכי גודל החורים מצטמצם בהדרגה, והסיכונים הללו יבוטלו בהדרגה.
כדי לפתור את הבעיות הנ"ל, מומחי טכנולוגיית תחריט ממשיכים לשפר את התהליך, כולל שינוי מתכון התהליך ואלגוריתם APC7, והכנסת טכנולוגיות תחריט חדשות כגון ADCC8 ו-LSR9.
ככל שצורכי הלקוחות הופכים מגוונים יותר, צץ אתגר נוסף - המגמה של ייצור רב מוצרים. כדי לענות על צרכי לקוחות כאלה, יש להגדיר את תנאי התהליך האופטימליים עבור כל מוצר בנפרד. זהו אתגר מיוחד מאוד למהנדסים מכיוון שהם צריכים לגרום לטכנולוגיה של ייצור המוני לענות על הצרכים של תנאים מבוססים ותנאים מגוונים.
לשם כך, מהנדסי Etch הציגו את טכנולוגיית "APC offset"10 לניהול נגזרים שונים המבוססים על מוצרי ליבה (Core Products), והקימו והשתמשו ב"מערכת T-index" לניהול מקיף של מוצרים שונים. באמצעות מאמצים אלה, המערכת שופרה ללא הרף כדי לענות על הצרכים של ייצור רב מוצרים.
זמן פרסום: 16-7-2024