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半导体制造工艺中的主要设备及材料大盘点
2020-08-16  作者:欧博游戏 人气:

  本文起初先容了半导体例作工艺流程及其须要的装备和质料,其次论说了IC晶圆坐褥线个厉重坐褥区域及所需装备和质料,结尾仔细的先容了半导体例作工艺-□,全体的随从幼编一齐来剖析一下◇•。

  半导体产物的加工经过厉重网罗晶圆造作(前道,Front-End)和封装(后道,Back-End)测试,跟着优秀封装身手的渗入,显露介于晶圆造作和封装之间的加工枢纽▽,称为中道(Middle-End)。因为半导体产物的加工工序多,是以正在造作经过中须要大方的半导体装备和质料。正在这里,咱们以最为繁复的晶圆造作(前道)和古板封装(后道)工艺为例,解说造作经过的所须要的装备和质料☆▷。

  晶圆坐褥线个独立的坐褥区域:扩散(Thermal Process)★◆、光刻(Photo- lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion Implant)、薄膜滋长(Dielectric Deposition)□▷、扔光(CMP)、金属化(Metalization)。这7个厉重的坐褥区和干系举措以及丈量等都是晶圆明净厂房实行的。正在这几个坐褥区都安顿有若干种半导体装备,餍足区别的须要。比方正在光刻区▲●,除了光刻机除表○,还会有配套的涂胶/显影和丈量装备。

  古板封装(后道)测试工艺可能大致分为后面减薄■、晶圆切割、贴片、引线键合•、模塑○★、电镀、切筋/成型和终测等8个厉重举措。与IC晶圆造作(前道)比拟,后道封装相对容易▽=,身手难度较低,对工艺情况、装备和质料的央浼远低于晶圆造作。

  古板封装(后道)测试工艺可能大致分为后面减薄△◇、晶圆切割○、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋/成型和终测等8个厉重举措。与IC晶圆造作(前道)比拟,后道封装相对容易,身手难度较低,对工艺情况、装备和质料的央浼远低于晶圆造作。

  半导体例作工艺是集成电道竣工的门径,也是集成电道策画的基本▽◁。自从1948年晶体管出现以还◆,半导体器件工艺身手的生长履历了三个厉重阶段:1950年采用合金法工艺=…,第一次坐褥出了适用化的合金结三极管;1955年扩散身手的采用是半导体器件造作身手的庞大生长,为造作高频器件启发了新途径;1960年平面工艺和表延身手的显露是半导体例作身手的庞大厘革,不仅大幅度地提升了器件的频率○▷、功率性子▼•,改革了器件的安宁性和牢靠性,况且也使半导体集成电道的工业化批量坐褥得以成为实际★。目前平面工艺依旧是半导体器件和集成电道坐褥的主流工艺▲◁。

  正在半导体例作工艺生长的前35年□,特点尺寸的缩幼是半导体身手生长的一个标识=◁,有用等比缩幼(Scaling-down)的戮力中心会集正在通过提升器件速率以及正在造品率可回收的芯片上集成更多的器件和性能来提升本能。然而,当半导体行业演进到45nm节点或更幼尺寸的时刻◇,器件的等比缩幼将激励强壮的身手离间▼。个中两大离间是连续延长的静态功耗和器件性子的不划一性◆。这些题目开头于CMOS工艺将近达到原子表面和量子力学所裁夺的物理极限。

  集成电道造作便是正在硅片上推广一系列繁复的化学或者物理操作○,容易讲○,这些操作可能分为四大根本类:薄膜造造(1ayer)◇、刻印(pattern)、刻蚀和掺杂•。这些正在单个芯片上造造晶体管和加工互连线的身手归纳起来就成为半导体例作工艺◁▲。

  光刻是通过一系列坐褥举措将晶圆皮相薄膜的特定个别除去的工艺◁。正在此之后,晶圆皮相会留下带有微图形机合的薄膜。被除去的个别恐怕样式是薄膜内的孔或是残留的岛状个别。光刻坐褥的对象是依据电道策画的央浼,天生尺寸准确的特点图形,且正在晶圆皮相的地点要准确▪,况且与其他部件的合系也准确。通过光刻经过,最终正在晶圆片上保存特点图形的个别△。有光阴刻工艺又被称为Photomasking, Masking•,Photolithography或Microlithography,是半导体例作工艺中最枢纽的。正在光刻经过中发作的缺点可形成图形诬蔑或套准欠好=,最终可转化为对器件的电性子发作影响。

  掺杂是将特定量的杂质通过薄膜启齿引入晶圆表层的工艺经过△▼,它有两种竣工举措:热扩散(thermal diffusion)和离子注入(implantation)-。热扩散是正在1000℃支配高温下爆发的化学反响◇○,晶圆裸露正在必然掺杂元素气态下●。扩散的容易例子就宛如除臭剂从压力容器内开释到房间内。气态下的掺杂原子通过扩散化学反响迁徙到裸露的晶圆皮相☆,酿成一层薄膜,正在芯片运用中,热扩散也称为固态扩散,由于晶圆质料是固态的■。热扩散是一个化学反响经过。欧博游戏而离子注入是一个物理反响经过。晶圆被放正在离子注入机的一端★■,掺杂离子源(普通为气态)正在另一端。正在离子源一端,掺杂体原子被离子化(带有必然的电荷)◁=,被电场加到超高速,穿过晶圆表层。原子的动量将掺杂原子注入晶圆表层,就仿佛一粒枪弹从枪内射入墙中◁▽。掺杂工艺的宗旨是正在晶圆表层内创修兜形区,或是富含电子(N型)或是富含空穴(P型)☆▲。这些兜形区酿成电性活动区的PN结◆,正在电道中的晶体管、二极管、电容器、电阻器都依附它来办事。

  正在晶圆皮相天生了很多的薄膜▲,这些薄膜可能是绝缘体、半导体或导体。它们由区别的质料构成-,是行使多种工艺滋长或淀积的▲…。这些厉重的工艺身手是滋长二氧化硅膜和淀积区别质料的薄膜。通用的淀积身手是化学气相淀积(CVD)-、蒸发和溅射。

  热措置是容易地将晶圆加热和冷却来抵达特定结果的工艺。正在热措置的经过中,晶圆上没有弥补或减去任何物质,此表会有少许污染物和水汽从晶圆上蒸发★▲。正在离子注入工艺后会有一步首要的热措置。掺杂原子的注入所形成的晶圆毁伤会被热措置修复,这称为退火,温度普通正在1000℃支配…。此表△▷,金属导线正在晶圆上造成后会有一步热措置▷。这些导线正在电道的各个器件之间承载电流◆■。为了确保精良的导电性,金属会正在450℃热措置后与晶圆皮相精细熔合。热措置的第三种用处是通过加热正在晶圆皮相的光刻胶将溶剂蒸发掉△,从而取得准确的图形•○。