1.Om integrerede kredsløb
1.1 Konceptet og fødslen af integrerede kredsløb
Integrated Circuit (IC): refererer til en enhed, der kombinerer aktive enheder såsom transistorer og dioder med passive komponenter såsom modstande og kondensatorer gennem en række specifikke behandlingsteknikker.
Et kredsløb eller system, der er "integreret" på en halvleder (såsom silicium eller forbindelser såsom galliumarsenid) wafer i henhold til visse kredsløbsforbindelser og derefter pakket i en skal for at udføre specifikke funktioner.
I 1958 foreslog Jack Kilby, som var ansvarlig for miniaturiseringen af elektronisk udstyr hos Texas Instruments (TI), ideen om integrerede kredsløb:
"Da alle komponenter såsom kondensatorer, modstande, transistorer osv. kan laves af ét materiale, tænkte jeg, at det ville være muligt at lave dem på et stykke halvledermateriale og derefter forbinde dem sammen for at danne et komplet kredsløb."
Den 12. september og 19. september 1958 afsluttede Kilby fremstillingen og demonstrationen af henholdsvis faseforskydningsoscillatoren og triggeren, hvilket markerede fødslen af det integrerede kredsløb.
I 2000 blev Kilby tildelt Nobelprisen i fysik. Nobelpriskomiteen kommenterede engang, at Kilby "lagde grundlaget for moderne informationsteknologi."
Billedet nedenfor viser Kilby og hans integrerede kredsløbspatent:
1.2 Udvikling af halvlederfremstillingsteknologi
Følgende figur viser udviklingsstadierne af halvlederfremstillingsteknologi: 
1.3 Integreret kredsløbsindustrikæde
Sammensætningen af halvlederindustriens kæde (hovedsageligt integrerede kredsløb, inklusive diskrete enheder) er vist i figuren ovenfor:
- Fabless: En virksomhed, der designer produkter uden en produktionslinje.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, integreret enhedsproducent;
- IP: Kredsløbsmodulfabrikant;
- EDA: Electronic Design Automatic, elektronisk design automation, virksomheden leverer hovedsagelig designværktøjer;
- Støberi; Waferstøberi, levering af chipfremstilling;
- Emballerings- og teststøberivirksomheder: betjener hovedsageligt Fabless og IDM;
- Materiale- og specialudstyrsvirksomheder: leverer hovedsageligt de nødvendige materialer og udstyr til chipfremstillingsvirksomheder.
De vigtigste produkter fremstillet ved hjælp af halvlederteknologi er integrerede kredsløb og diskrete halvlederenheder.
De vigtigste produkter af integrerede kredsløb omfatter:
- Anvendelsesspecifikke standarddele (ASSP);
- Mikroprocessorenhed (MPU);
- Hukommelse
- Application Specific Integrated Circuit (ASIC);
- Analogt kredsløb;
- Generelt logisk kredsløb (Logical Circuit).
De vigtigste produkter af halvlederdiskrete enheder omfatter:
- Diode;
- Transistor;
- Strøm enhed;
- Højspændingsenhed;
- Mikrobølgeapparat;
- Optoelektronik;
- Sensorenhed (Sensor).
2. Integreret kredsløbsfremstillingsproces
2.1 Chipfremstilling
Dusinvis eller endda titusindvis af specifikke chips kan laves samtidigt på en siliciumwafer. Antallet af chips på en siliciumwafer afhænger af typen af produkt og størrelsen af hver chip.
Siliciumwafers kaldes normalt substrater. Diameteren af siliciumwafers er steget gennem årene, fra mindre end 1 tomme i begyndelsen til de almindeligt brugte 12 tommer (ca. 300 mm) nu, og gennemgår en overgang til 14 tommer eller 15 tommer.
Chipfremstilling er generelt opdelt i fem faser: siliciumwafer-forberedelse, siliciumwafer-fremstilling, chiptest/plukning, samling og emballering og endelig test.
(1)Forberedelse af siliciumwafer:
For at lave råmaterialet udvindes silicium fra sand og renses. En speciel proces producerer siliciumbarrer med passende diameter. Barrerne skæres derefter i tynde siliciumwafers til fremstilling af mikrochips.
Wafere er forberedt til specifikke specifikationer, såsom krav til registreringskanter og forureningsniveauer.
(2)Fremstilling af siliciumwafer:
Den nøgne siliciumwafer, også kendt som chipfremstilling, ankommer til siliciumwafer-fabrikken og gennemgår derefter forskellige trin til rengøring, filmdannelse, fotolitografi, ætsning og doping. Den forarbejdede siliciumwafer har et komplet sæt integrerede kredsløb permanent ætset på siliciumwaferen.
(3)Test og udvælgelse af silicium wafers:
Efter fremstillingen af silicium wafers er afsluttet, sendes silicium wafers til test/sorteringsområdet, hvor individuelle chips probes og elektrisk testes. Acceptable og uacceptable chips sorteres derefter fra, og defekte chips markeres.
(4)Montering og pakning:
Efter wafertest/sortering går waferne ind i samlings- og emballeringstrinnet for at pakke de enkelte chips i en beskyttende rørpakke. Bagsiden af waferen er slebet for at reducere tykkelsen af substratet.
En tyk plastikfilm er fastgjort på bagsiden af hver wafer, og derefter bruges en diamant-spids savklinge til at adskille spånerne på hver wafer langs rillerne på forsiden.
Plastfilmen på bagsiden af siliciumwaferen forhindrer siliciumchippen i at falde af. I samleanlægget presses eller evakueres de gode spåner til en samlepakke. Senere forsegles chippen i en plastik- eller keramikskal.
(5)Afsluttende prøve:
For at sikre chippens funktionalitet testes hvert indpakket integreret kredsløb for at opfylde producentens elektriske og miljømæssige karakteristiske parameterkrav. Efter afsluttende test sendes chippen til kunden til montering på et dedikeret sted.
2.2 Procesdivision
Integrerede kredsløbsfremstillingsprocesser er generelt opdelt i:
Front-end: Front-end-processen refererer generelt til fremstillingsprocessen af enheder som transistorer, hovedsageligt inklusive dannelsesprocesser af isolation, gatestruktur, source og drain, kontakthuller osv.
Back-end: Back-end-processen refererer hovedsageligt til dannelsen af sammenkoblingslinjer, der kan transmittere elektriske signaler til forskellige enheder på chippen, hovedsageligt inklusive processer såsom dielektrisk aflejring mellem sammenkoblingslinjer, metalledningsdannelse og dannelse af blypuder.
Midt i scenen: For at forbedre ydeevnen af transistorer bruger avancerede teknologiknuder efter 45nm/28nm high-k gate dielektrik og metal gate processer og tilføjer erstatnings gate processer og lokale sammenkoblingsprocesser, efter at transistor source og drain strukturen er forberedt. Disse processer er mellem front-end-processen og back-end-processen og bruges ikke i traditionelle processer, så de kaldes midt-stadie-processer.
Normalt er kontakthulsforberedelsesprocessen skillelinjen mellem front-end-processen og back-end-processen.
Kontakthul: et hul ætset lodret i siliciumwaferen for at forbinde første-lags metalforbindelseslinien og substratanordningen. Den er fyldt med metal såsom wolfram og bruges til at føre enhedselektroden til metalforbindelseslaget.
Gennem hul: Det er forbindelsesvejen mellem to tilstødende lag af metalforbindelseslinjer, placeret i det dielektriske lag mellem de to metallag, og er generelt fyldt med metaller såsom kobber.
I bred forstand:
Front-end proces: I bred forstand bør fremstilling af integrerede kredsløb også omfatte test, emballering og andre trin. Sammenlignet med test og emballering er komponent- og sammenkoblingsfremstilling den første del af fremstillingen af integrerede kredsløb, samlet omtalt som front-end-processer;
Back-end proces: Test og pakning kaldes back-end processer.
3. Bilag
SMIF: Standard mekanisk grænseflade
AMHS: Automatiseret materialehåndteringssystem
OHT: Overhead hejseoverførsel
FOUP: Unified Pod med frontåbning, eksklusiv til 12 tommer (300 mm) wafers
Endnu vigtigere,Semicera kan leveregrafit dele, blød/stiv filt,siliciumcarbid dele, CVD siliciumcarbid dele, ogSiC/TaC belagte delemed fuld halvlederproces på 30 dage.Vi ser oprigtigt frem til at blive din langsigtede partner i Kina.
Indlægstid: 15. august 2024