1.Om integrerte kretser
1.1 Konseptet og fødselen av integrerte kretser
Integrated Circuit (IC): refererer til en enhet som kombinerer aktive enheter som transistorer og dioder med passive komponenter som motstander og kondensatorer gjennom en rekke spesifikke prosesseringsteknikker.
En krets eller et system som er "integrert" på en halvleder (som silisium eller forbindelser som galliumarsenid) wafer i henhold til visse kretsforbindelser og deretter pakket i et skall for å utføre spesifikke funksjoner.
I 1958 foreslo Jack Kilby, som var ansvarlig for miniatyrisering av elektronisk utstyr ved Texas Instruments (TI), ideen om integrerte kretser:
"Siden alle komponenter som kondensatorer, motstander, transistorer osv. kan lages av ett materiale, tenkte jeg at det ville være mulig å lage dem på et stykke halvledermateriale og deretter koble dem sammen for å danne en komplett krets."
Den 12. september og 19. september 1958 fullførte Kilby produksjonen og demonstrasjonen av henholdsvis faseforskyvningsoscillatoren og triggeren, som markerte fødselen til den integrerte kretsen.
I 2000 ble Kilby tildelt Nobelprisen i fysikk. Nobelpriskomiteen kommenterte en gang at Kilby «la grunnlaget for moderne informasjonsteknologi».
Bildet nedenfor viser Kilby og hans integrerte kretspatent:
1.2 Utvikling av halvlederproduksjonsteknologi
Følgende figur viser utviklingsstadiene for halvlederproduksjonsteknologi: 
1.3 Integrert krets industrikjede
Sammensetningen av halvlederindustrikjeden (hovedsakelig integrerte kretser, inkludert diskrete enheter) er vist i figuren ovenfor:
- Fabless: Et selskap som designer produkter uten produksjonslinje.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, integrert enhetsprodusent;
- IP: Kretsmodulprodusent;
- EDA: Electronic Design Automatic, elektronisk design automatisering, selskapet tilbyr hovedsakelig designverktøy;
- Støperi; Wafer-støperi, som tilbyr tjenester for produksjon av chip;
- Pakking og testing av støperiselskaper: serverer hovedsakelig Fabless og IDM;
- Materialer og spesialutstyrsselskaper: leverer hovedsakelig de nødvendige materialene og utstyret til chipproduserende selskaper.
Hovedproduktene som produseres ved hjelp av halvlederteknologi er integrerte kretser og diskrete halvlederenheter.
Hovedproduktene til integrerte kretser inkluderer:
- Applikasjonsspesifikke standarddeler (ASSP);
- Mikroprosessorenhet (MPU);
- Minne
- Application Specific Integrated Circuit (ASIC);
- Analog krets;
- Generell logisk krets (Logical Circuit).
Hovedproduktene til diskrete halvlederenheter inkluderer:
- Diode;
- Transistor;
- Strømenhet;
- Høyspenningsenhet;
- Mikrobølgeovn;
- Optoelektronikk;
- Sensorenhet (Sensor).
2. Produksjonsprosess for integrert krets
2.1 Chipproduksjon
Dusinvis eller til og med titusenvis av spesifikke brikker kan lages samtidig på en silisiumplate. Antall brikker på en silisiumplate avhenger av type produkt og størrelsen på hver brikke.
Silisiumskiver kalles vanligvis substrater. Diameteren på silisiumskiver har økt gjennom årene, fra mindre enn 1 tomme i begynnelsen til de vanlig brukte 12 tommer (ca. 300 mm) nå, og gjennomgår en overgang til 14 tommer eller 15 tommer.
Brikkeproduksjon er generelt delt inn i fem stadier: forberedelse av silisium wafer, silisium wafer produksjon, chips testing/plukking, montering og pakking, og slutttesting.
(1)Silisium wafer forberedelse:
For å lage råstoffet trekkes silisium ut av sand og renses. En spesiell prosess produserer silisiumblokker med passende diameter. Ingotene kuttes deretter i tynne silisiumskiver for å lage mikrobrikker.
Wafere er forberedt til spesifikke spesifikasjoner, som registreringskantkrav og forurensningsnivåer.
(2)Produksjon av silisiumwafer:
Også kjent som chip-produksjon, kommer den nakne silisiumplaten til silisiumwafer-produksjonsanlegget og går deretter gjennom ulike rengjørings-, filmdannelse-, fotolitografi-, etsings- og dopingtrinn. Den bearbeidede silisiumplaten har et komplett sett med integrerte kretser permanent etset på silisiumplaten.
(3)Testing og valg av silisiumskiver:
Etter at produksjonen av silisiumskiver er fullført, sendes silisiumskivene til test-/sorteringsområdet, hvor individuelle brikker blir sondert og elektrisk testet. Akseptable og uakseptable sjetonger sorteres deretter ut, og defekte sjetonger merkes.
(4)Montering og pakking:
Etter wafertesting/sortering går skivene inn i monterings- og pakketrinnet for å pakke de enkelte brikkene i en beskyttende rørpakke. Baksiden av waferen er slipt for å redusere tykkelsen på underlaget.
En tykk plastfilm festes på baksiden av hver wafer, og deretter brukes et sagblad med diamantspiss for å skille flisene på hver wafer langs ripslinjene på forsiden.
Plastfilmen på baksiden av silisiumplaten forhindrer at silisiumbrikken faller av. I monteringsanlegget presses eller evakueres de gode brikkene for å danne en monteringspakke. Senere forsegles brikken i et plast- eller keramikkskall.
(5)Avsluttende prøve:
For å sikre funksjonaliteten til brikken, testes hver pakkede integrerte krets for å møte produsentens krav til elektriske og miljømessige karakteristiske parametere. Etter siste testing sendes brikken til kunden for montering på et dedikert sted.
2.2 Prosessdivisjon
Produksjonsprosesser for integrerte kretser er generelt delt inn i:
Front-end: Front-end-prosessen refererer generelt til produksjonsprosessen av enheter som transistorer, hovedsakelig inkludert dannelsesprosesser av isolasjon, portstruktur, kilde og avløp, kontakthull, etc.
Back-end: Back-end-prosessen refererer hovedsakelig til dannelsen av sammenkoblingslinjer som kan overføre elektriske signaler til forskjellige enheter på brikken, hovedsakelig inkludert prosesser som dielektrisk avsetning mellom sammenkoblingslinjer, metalllinjeformasjon og blyputeformasjon.
Midt på scenen: For å forbedre ytelsen til transistorer, bruker avanserte teknologinoder etter 45nm/28nm høy-k gate-dielektrikk og metallgateprosesser, og legger til erstatningsgateprosesser og lokale sammenkoblingsprosesser etter at transistorens kilde- og avløpsstruktur er klargjort. Disse prosessene er mellom front-end-prosessen og back-end-prosessen, og brukes ikke i tradisjonelle prosesser, så de kalles midtfase-prosesser.
Vanligvis er forberedelsesprosessen for kontakthull skillelinjen mellom front-end-prosessen og back-end-prosessen.
Kontakthull: et hull etset vertikalt i silisiumplaten for å forbinde førstelags metallforbindelseslinje og substratanordningen. Den er fylt med metall som wolfram og brukes til å føre enhetselektroden til metallforbindelseslaget.
Gjennom Hole: Det er forbindelsesveien mellom to tilstøtende lag av metallforbindelseslinjer, plassert i det dielektriske laget mellom de to metalllagene, og er vanligvis fylt med metaller som kobber.
I vid forstand:
Front-end prosess: I vid forstand bør produksjon av integrerte kretser også inkludere testing, pakking og andre trinn. Sammenlignet med testing og pakking, er komponent- og sammenkoblingsproduksjon den første delen av integrert kretsproduksjon, samlet referert til som front-end-prosesser;
Back-end prosess: Testing og pakking kalles back-end-prosesser.
3. Vedlegg
SMIF: Standard mekanisk grensesnitt
AMHS: Automatisert materialhåndteringssystem
OHT: Overhead heiseoverføring
FOUP: Unified Pod med åpning foran, eksklusiv for 12 tommer (300 mm) wafere
Enda viktigere,Semicera kan gigrafitt deler, myk/stiv filt,silisiumkarbiddeler, CVD silisiumkarbiddeler, ogSiC/TaC-belagte delermed full halvlederprosess på 30 dager.Vi ser oppriktig frem til å bli din langsiktige partner i Kina.
Innleggstid: 15. august 2024