1.Om integrerade kretsar
1.1 Konceptet och födelsen av integrerade kretsar
Integrated Circuit (IC): hänvisar till en enhet som kombinerar aktiva enheter som transistorer och dioder med passiva komponenter som motstånd och kondensatorer genom en serie specifika bearbetningstekniker.
En krets eller system som är "integrerat" på en halvledare (som kisel eller föreningar som galliumarsenid) wafer enligt vissa kretssammankopplingar och sedan förpackad i ett skal för att utföra specifika funktioner.
1958 föreslog Jack Kilby, som var ansvarig för miniatyriseringen av elektronisk utrustning vid Texas Instruments (TI), idén med integrerade kretsar:
"Eftersom alla komponenter som kondensatorer, resistorer, transistorer etc. kan tillverkas av ett material, tänkte jag att det skulle vara möjligt att göra dem på ett stycke halvledarmaterial och sedan koppla ihop dem för att bilda en komplett krets."
Den 12 september och 19 september 1958 slutförde Kilby tillverkningen och demonstrationen av fasförskjutningsoscillatorn respektive triggern, vilket markerade födelsen av den integrerade kretsen.
År 2000 tilldelades Kilby Nobelpriset i fysik. Nobelpriskommittén kommenterade en gång att Kilby "lagde grunden för modern informationsteknologi."
Bilden nedan visar Kilby och hans patent för integrerade kretsar:
1.2 Utveckling av halvledartillverkningsteknik
Följande figur visar utvecklingsstadierna för halvledartillverkningsteknik: 
1.3 Integrated Circuit Industry Chain
Sammansättningen av halvledarindustrins kedja (främst integrerade kretsar, inklusive diskreta enheter) visas i figuren ovan:
- Fabless: Ett företag som designar produkter utan produktionslinje.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, integrerad enhetstillverkare;
- IP: Kretsmodultillverkare;
- EDA: Electronic Design Automatic, elektronisk designautomation, företaget tillhandahåller främst designverktyg;
- Gjuteri; Wafergjuteri, tillhandahållande av chipstillverkning;
- Förpackning och testning av gjuteriföretag: huvudsakligen betjänar Fabless och IDM;
- Material- och specialutrustningsföretag: tillhandahåller huvudsakligen nödvändiga material och utrustning för spåntillverkande företag.
De huvudsakliga produkterna som produceras med hjälp av halvledarteknik är integrerade kretsar och diskreta halvledarenheter.
Huvudprodukterna för integrerade kretsar inkluderar:
- Application Specific Standard Parts (ASSP);
- Mikroprocessorenhet (MPU);
- Minne
- Application Specific Integrated Circuit (ASIC);
- Analog krets;
- Allmän logisk krets (Logical Circuit).
Huvudprodukterna av halvledardiskreta enheter inkluderar:
- Diod;
- Transistor;
- Strömenhet;
- Högspänningsenhet;
- Mikrovågsugn;
- Optoelektronik;
- Sensoranordning (Sensor).
2. Tillverkningsprocess för integrerad krets
2.1 Chiptillverkning
Dussintals eller till och med tiotusentals specifika chips kan göras samtidigt på en kiselwafer. Antalet chips på en silikonskiva beror på typen av produkt och storleken på varje chip.
Kiselwafers brukar kallas substrat. Diametern på kiselskivor har ökat under åren, från mindre än 1 tum i början till de vanliga 12 tum (cirka 300 mm) nu, och genomgår en övergång till 14 tum eller 15 tum.
Chiptillverkning är generellt uppdelad i fem steg: beredning av kiselwafer, tillverkning av kiselwafer, chiptestning/plockning, montering och förpackning och slutlig testning.
(1)Beredning av kiselskivor:
För att tillverka råvaran utvinns kisel ur sand och renas. En speciell process producerar kiselgöt med lämplig diameter. Tackorna skärs sedan till tunna kiselskivor för att göra mikrochips.
Wafers är förberedda enligt specifika specifikationer, såsom registreringskantkrav och kontamineringsnivåer.
(2)Tillverkning av kiselwafer:
Även känd som chiptillverkning, anländer den kala kiselskivan till tillverkningsanläggningen för kiselskivor och går sedan igenom olika rengörings-, filmbildnings-, fotolitografi-, etsnings- och dopningssteg. Den bearbetade kiselskivan har en komplett uppsättning integrerade kretsar permanent etsade på kiselskivan.
(3)Test och val av kiselwafers:
Efter att tillverkningen av kiselskivor är klar skickas kiselskivorna till test-/sorteringsområdet, där enskilda chips sonderas och elektriskt testas. Acceptabla och oacceptabla marker sorteras sedan ut och defekta marker markeras.
(4)Montering och förpackning:
Efter testning/sortering av skivorna går skivorna in i monterings- och förpackningssteget för att förpacka de enskilda chipsen i en skyddande tubförpackning. Baksidan av skivan är slipad för att minska tjockleken på substratet.
En tjock plastfilm fästs på baksidan av varje skiva, och sedan används ett sågblad med diamantspets för att separera spånen på varje skiva längs ritslinjerna på framsidan.
Plastfilmen på baksidan av kiselskivan förhindrar att kiselchipset faller av. I monteringsfabriken pressas eller evakueras de goda spånen för att bilda ett monteringspaket. Senare försluts chipet i ett plast- eller keramiskt skal.
(5)Slutprov:
För att säkerställa chipets funktionalitet testas varje förpackad integrerad krets för att uppfylla tillverkarens krav på elektriska och miljömässiga egenskaper. Efter sluttestning skickas chipet till kunden för montering på en dedikerad plats.
2.2 Processdivision
Tillverkningsprocesser för integrerade kretsar är generellt indelade i:
Front-end: Front-end-processen hänvisar i allmänhet till tillverkningsprocessen för enheter som transistorer, huvudsakligen inklusive bildningsprocesser av isolering, grindstruktur, source och drain, kontakthål, etc.
Back-end: Back-end-processen hänvisar huvudsakligen till bildandet av sammankopplingslinjer som kan överföra elektriska signaler till olika enheter på chipet, huvudsakligen inklusive processer som dielektrisk avsättning mellan sammankopplingslinjer, metallledningsbildning och ledningsdynabildning.
Mittstadiet: För att förbättra prestanda hos transistorer använder avancerade teknologinoder efter 45nm/28nm high-k gate dielektrik och metall gate processer, och lägger till ersättnings gate processer och lokala sammankopplingsprocesser efter att transistorns käll- och drainstruktur har förberetts. Dessa processer är mellan front-end-processen och back-end-processen, och används inte i traditionella processer, så de kallas mellanstadieprocesser.
Vanligtvis är förberedelseprocessen för kontakthål skiljelinjen mellan front-end-processen och back-end-processen.
Kontakthål: ett hål etsat vertikalt i kiselskivan för att förbinda det första skiktets metallförbindelselinje och substratanordningen. Den är fylld med metall såsom volfram och används för att leda enhetens elektrod till metallförbindningsskiktet.
Genom Hole: Det är anslutningsvägen mellan två intilliggande skikt av metallförbindelseledningar, belägna i det dielektriska skiktet mellan de två metallskikten, och är vanligtvis fylld med metaller såsom koppar.
I vid bemärkelse:
Front-end process: I vid mening bör tillverkning av integrerade kretsar även innefatta testning, förpackning och andra steg. Jämfört med testning och förpackning är komponent- och sammankopplingstillverkning den första delen av tillverkning av integrerade kretsar, gemensamt kallade front-end-processer;
Back-end process: Testning och paketering kallas back-end-processer.
3. Bilaga
SMIF: Mekaniskt standardgränssnitt
AMHS: Automatiskt materialhanteringssystem
OHT: Överföring av lyftanordning
FOUP: Unified Pod med öppning framifrån, exklusivt för 12 tum (300 mm) wafers
Ännu viktigare,Semicera kan tillhandahållagrafitdelar, mjuk/styv filt,delar av kiselkarbid, CVD kiselkarbiddelar, ochSiC/TaC-belagda delarmed full halvledarprocess på 30 dagar.Vi ser verkligen fram emot att bli din långsiktiga partner i Kina.
Posttid: 15 aug 2024