Почему на полупроводниковом жаргоне чипы называют не «пластинами», а «кубиками»? Потому что чип хоть и выглядит как тончайшая плоская пластинка, на самом деле имеет многослойную конструкцию. Современные передовые чипы обычно состоят из 50-100 слоёв, соединённых между собой (преимущественно) медными соединениями. Здесь чувствуется серьёзный объём, отсюда и «кубики». Так что пока полупроводниковая пластина в процессе обработки на фабрике остаётся цельной и круглой, она называется пластиной, хотя и многослойной. До тех пор, пока её не разрезали на кубики.
А сколько всего чипов можно получить с одной пластины? Разумеется, это число разнится в зависимости от характеристик изделия. Но в качестве общего примера: на 300 мм подложке вполне может быть сформировано 300 ультрапередовых чипов по техпроцессам в несколько нанометров. Конечно, скорее всего не все они будут годными. Обычно серийное производство на фабрике начинается, когда на этапе опытного производства число годных чипов с пластины устойчиво превышает 50%. Ну а такой передовик полупроводникового производства, как тайваньская TSMC, старается поддерживать уровень выхода годных чипов на уровне свыше 90%.
В общем, именно многослойность продукта объясняет, почему производственный процесс на фабрике длится по нескольку месяцев кряду, причём в круглосуточном режиме. Ведь вначале на полупроводниковую пластину нужно нанести светочувствительный материал (фоторезист). Потом нужно перенести (экспонировать) рисунки одного слоя интегральной схемы с соответствующего фотошаблона на пластину (фотолитография). Затем проявить эти рисунки, удалив лишний фоторезист.
В итоге на поверхности образуется трафарет, в соответствии с которым начинаются следующие этапы полупроводникового производств: травления, ионной имплантации, осаждения. К тому же на каждых этапах необходимо мыть и чистить пластины после обработки в соответствующем оборудовании. И, разумеется, просто невероятное количество раз измерять, контролировать и корректировать все производственные процессы.
После формирования одного слоя, нужно переходить к формированию слоя следующего (при помощи нового фотошаблона), и так до того момента, когда чипы на пластине будут полностью сформированы. Казалось бы, самое время разрезать пластину на кубики и отправить готовые чипы на этап тестирования и корпусирования. Но нет: сначала пластину необходимо утончить. Ведь какова толщина современного чипа? Где-то 50-75 микрон. А какова толщина обрабатываемой полупроводниковой пластины? Станадртно 750 микрон, то есть на порядок больше.
Почему так? Это минимальная толщина, обеспечивающая механическую и температурную стабильность пластины во время производственного процесса. Так что утончить пластину заранее не получится. Приходится заниматься этим после формирования чипов. Возникает вопрос: не повредит ли процесс шлифования готовые чипы? Нет, так как утончение происходит с обратной стороны пластины, и к тому же лицевая поверхность защищается самоклеющейся плёнкой.
Перед тем, как разрезать утончённую пластину на кубики, с её обратной стороны наклеивается фиксирующая плёнка, которая обеспечивает стабильность пластины непосредственно в процессе нарезки. После этого плёнка удаляется, а кубики продолжают следовать своим путём. Разумеется, и шлифовка, и ламинирование, и резка пластин осуществляется на специализированном оборудовании, пальму первенства в котором прочно удерживают японские производители: DISCO (шлифование и резка) и Lintec (производство плёнки и соотвтетствующего оборудования).
Перед корпусированием кубики как следует отмывают, как правило в моечных машинах японской Screen. После чего они помещаются в пластиковые или керамические корпуса, которые защищают их от воздействия окружающей среды и посредством соответствующих соединений обеспечивают контакт с электронной техникой, для которой эти микросхемы и были созданы.
Почему новейшие 2 нм чипы выпускают на «старых» фотолитографах? Статью можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: