Что такое производство полупроводников?

Что такое производство полупроводников?

Производство полупроводников используется для производства полупроводников, используемых в транзисторах и интегральных схемах.

Полупроводники используются не только в персональных компьютерах и смартфонах, но и в облачных сервисах, центрах обработки данных и многих других электронных устройствах. Технические инновации полупроводников развиваются с учетом хранения информации, численных расчетов, вычисления логических значений и высокой скорости обработки этих процессов, энергосбережения и экономии пространства полупроводниками.

Производство полупроводников имеет важное значение для радикального прогресса в соответствии с более высокой производительностью и технологическими инновациями полупроводников.

Применение полупроводникового производства

Полупроводниковое производство, как следует из названия, используется для производства полупроводников. Основные полупроводниковые компоненты включают транзисторы и диоды, которые являются отдельными элементами, используемыми для электрического управления потоком и направлением электричества в оборудовании, центральные процессоры, которые управляют арифметической обработкой программ и других данных в оборудовании, а также память, которая хранит программы и другие данные.

Производство полупроводников также используется для датчиков изображения КМОП, используемых в камерах.

Принцип производства полупроводников

Основные операции производства полупроводников можно разделить на проектирование схем и шаблонов, изготовление фотошаблонов, начальные и конечные процессы.

1. Проектирование схем и шаблонов

Проектирование схем и шаблонов включает проектирование схем, реализующих требуемые функции, и изучение эффективных шаблонов путем многократного запуска симуляций. Для проектирования шаблонов полупроводниковых приборов используется специализированное программное обеспечение САПР.

2. Создание фотошаблона

Создание фотошаблона — это процесс создания оригинальной пластины для переноса шаблона схемы на полупроводниковую пластину. Транзисторы и проводка на поверхности полупроводниковой пластины чрезвычайно детализированы, а шаблон схемы увеличивается и рисуется на поверхности прозрачной стеклянной пластины.

3. Процесс предварительной обработки

Процесс front-end до создания чипов на кремниевых пластинах. Эта серия процессов включает очистку, фотолитографию, травление, осаждение пленки, ионную имплантацию и планаризацию и повторяется много раз.

4. Процесс back-end

Процесс back-end начинается с полупроводникового чипа, изготовленного на кремниевой пластине, и заканчивается тем, что чип завершается разделением его на более мелкие части. Каждый процесс включает в себя нарезку, соединение кристаллов, соединение проводов, формовку и проверку.

Типы производства полупроводников

Оборудование для производства полупроводников можно в целом классифицировать на оборудование для проектирования полупроводников, оборудование для производства фотошаблонов, оборудование для производства пластин, оборудование для обработки пластин, сборочное оборудование, инспекционное оборудование и сопутствующее оборудование для оборудования для производства полупроводников.

1. Оборудование для проектирования полупроводников

Разработано специальное программное обеспечение САПР для проектирования схем и шаблонов.

2. Оборудование для производства фотошаблонов

Фотошаблон, также называемый стеклянной сухой пластиной, представляет собой стеклянную или кварцевую пластину, на которой формируются исходные шаблонные пластины, используемые в процессе производства компонентов электронных схем. Оборудование для изготовления фотошаблонов наносит светозащитную завесу, например хром, на стеклянную подложку и рисует шаблон схемы с помощью лазера или электронного луча. Также используются проявители, оборудование для сухого травления и контрольное оборудование.

3. Оборудование для изготовления пластин

Сначала слитки монокристаллического кремния, произведенные до сверхвысокой чистоты, разрезаются до заданной толщины с помощью режущего оборудования с использованием алмазных лезвий. Это кремниевая пластина. Затем поверхность пластины полируется и помещается в высокотемпературную окислительную печь для создания оксидной пленки. Затем на поверхность пластины с помощью резистивного покрытия/проявителя наносится светочувствительный агент, называемый фоторезистом.

Схемы схем формируются путем масштабирования и выжигания изображений фотошаблонов на поверхности пластины. Для этого процесса используются системы экспонирования полупроводников. Кроме того, оборудование для травления и зачистки удаляет ненужную оксидную пленку и резист.

Оборудование для ионной имплантации и отжига используется для имплантации бора, фосфора и других веществ в пластины, чтобы сделать их полупроводниками. Затем пластина помещается в плазменную систему, где плазма инертного газа образует алюминиевую металлическую пленку для электродной проводки на поверхности пластины. Наконец, пластины проверяются чип за чипом в контрольном оборудовании, чтобы определить, являются ли они хорошими или дефектными, и предыдущий процесс завершается.

4. Оборудование для обработки пластин

В процессе бэкэнда пластины сначала разрезаются и разделяются на отдельные чипы с помощью оборудования для резки кубиками. Затем чипы закрепляются на месте на выводных рамках.

5. Оборудование для сборки

Сначала используется оборудование для соединения кристаллов с выводной рамкой с помощью соединительной проволоки. Затем чип упаковывается в смолу с помощью формовочного устройства для защиты. Затем отдельные полупроводниковые изделия разрезаются и отделяются от выводных рамок с помощью штампа, а внешние выводы формируются в заданную форму.

6. Оборудование для контроля

Чтобы исключить начальные дефекты, во время проведения функциональных испытаний проводится ускоренное испытание на воздействие температуры и напряжения, называемое выжиганием. Наконец, проводятся испытания электрических характеристик и визуальный структурный контроль для удаления дефектных изделий. Также требуются испытания на надежность, такие как испытания на воздействие окружающей среды и испытания на длительный срок службы.