1.Об интегральных схемах
1.1 Понятие и рождение интегральных схем
Интегральная схема (ИС): относится к устройству, которое объединяет активные устройства, такие как транзисторы и диоды, с пассивными компонентами, такими как резисторы и конденсаторы, посредством ряда конкретных методов обработки.
Схема или система, которая «интегрирована» на полупроводниковую пластину (например, кремний или такие соединения, как арсенид галлия) в соответствии с определенными межсхемными соединениями, а затем упакована в оболочку для выполнения определенных функций.
В 1958 году Джек Килби, отвечавший за миниатюризацию электронного оборудования в компании Texas Instruments (TI), предложил идею интегральных схем:
«Поскольку все компоненты, такие как конденсаторы, резисторы, транзисторы и т. д., могут быть изготовлены из одного материала, я подумал, что можно было бы изготовить их на куске полупроводникового материала, а затем соединить их, чтобы сформировать полную схему».
12 и 19 сентября 1958 года Килби завершил изготовление и демонстрацию фазосдвигающего генератора и триггера соответственно, ознаменовав рождение интегральной схемы.
В 2000 году Килби был удостоен Нобелевской премии по физике. Комитет Нобелевской премии однажды заметил, что Килби «заложил основу для современных информационных технологий».
На рисунке ниже показаны Килби и его патент на интегральную схему:
1.2 Развитие технологии производства полупроводников
На следующем рисунке показаны этапы развития технологии производства полупроводников: 
1.3 Промышленная цепочка Интегральные схемы
Состав цепочки полупроводниковой промышленности (в основном интегральные схемы, включая дискретные устройства) показан на рисунке выше:
- Fabless: компания, которая разрабатывает продукцию без производственной линии.
- IDM: Производитель интегрированных устройств, производитель интегрированных устройств;
- IP: Производитель схемного модуля;
- EDA: Electronic Design Automatic, автоматизация электронного проектирования, компания в основном предоставляет инструменты проектирования;
- Литейное производство; Литейный завод по производству пластин, предоставляющий услуги по производству чипов;
- Литейные компании по упаковке и тестированию: в основном обслуживают Fabless и IDM;
- Компании по производству материалов и специального оборудования: в основном предоставляют необходимые материалы и оборудование для компаний-производителей чипов.
Основной продукцией, выпускаемой с использованием полупроводниковой технологии, являются интегральные схемы и дискретные полупроводниковые приборы.
К основным продуктам интегральных схем относятся:
- Стандартные детали для конкретного применения (ASSP);
- Микропроцессорный блок (МПУ);
- Память
- Интегральная схема специального назначения (ASIC);
- Аналоговая схема;
- Общая логическая схема (Logical Circuit).
Основная продукция полупроводниковых дискретных устройств включает в себя:
- Диод;
- Транзистор;
- Силовое устройство;
- Высоковольтное устройство;
- микроволновое устройство;
- Оптоэлектроника;
- Сенсорное устройство (Датчик).
2. Процесс производства интегральных схем
2.1 Производство чипов
На кремниевой пластине одновременно можно изготавливать десятки и даже десятки тысяч конкретных чипов. Количество чипов на кремниевой пластине зависит от типа изделия и размера каждого чипа.
Кремниевые пластины обычно называют подложками. Диаметр кремниевых пластин с годами увеличивался с менее чем 1 дюйма вначале до широко используемых сейчас 12 дюймов (около 300 мм) и претерпевает переход к 14 или 15 дюймам.
Производство чипов обычно делится на пять этапов: подготовка кремниевых пластин, производство кремниевых пластин, тестирование/отбор чипов, сборка и упаковка и окончательное тестирование.
(1)Подготовка кремниевых пластин:
Для изготовления сырья кремний извлекают из песка и очищают. Специальный процесс производит кремниевые слитки соответствующего диаметра. Затем слитки разрезаются на тонкие кремниевые пластины для изготовления микрочипов.
Пластины изготавливаются в соответствии с конкретными спецификациями, такими как требования к регистрационной кромке и уровни загрязнения.
(2)Производство кремниевых пластин:
Также известное как производство чипов, голая кремниевая пластина поступает на завод по производству кремниевых пластин, а затем проходит различные этапы очистки, формирования пленки, фотолитографии, травления и легирования. Обработанная кремниевая пластина имеет полный набор интегральных схем, постоянно выгравированных на кремниевой пластине.
(3)Тестирование и выбор кремниевых пластин:
После завершения изготовления кремниевых пластин кремниевые пластины отправляются в зону тестирования/сортировки, где отдельные чипы проверяются и подвергаются электрическим испытаниям. Затем происходит сортировка приемлемых и неприемлемых чипов и маркировка дефектных чипов.
(4)Сборка и упаковка:
После тестирования/сортировки пластин пластины переходят на этап сборки и упаковки, где отдельные чипы упаковываются в защитную трубчатую упаковку. Обратная сторона пластины шлифуется для уменьшения толщины подложки.
К обратной стороне каждой пластины прикрепляется толстая пластиковая пленка, а затем с помощью пилы с алмазным напылением отделяют стружку на каждой пластине по разметочным линиям на лицевой стороне.
Пластиковая пленка на обратной стороне кремниевой пластины предохраняет кремниевый чип от падения. На сборочном заводе качественную стружку прессуют или вакуумируют, образуя сборочную упаковку. Позже чип запечатывается в пластиковую или керамическую оболочку.
(5)Финальный тест:
Чтобы гарантировать функциональность чипа, каждая интегральная схема в корпусе тестируется на соответствие требованиям производителя к электрическим и экологическим характеристикам. После окончательного тестирования чип отправляется заказчику для сборки в выделенном месте.
2.2 Технологическое подразделение
Процессы производства интегральных схем обычно делятся на:
Внешний интерфейс: Предварительный процесс обычно относится к процессу производства таких устройств, как транзисторы, в основном включая процессы формирования изоляции, структуры затвора, истока и стока, контактных отверстий и т. д.
Серверная часть: Внутренний процесс в основном относится к формированию соединительных линий, которые могут передавать электрические сигналы к различным устройствам на кристалле, в основном включая такие процессы, как осаждение диэлектрика между соединительными линиями, формирование металлических линий и формирование выводных площадок.
Средняя стадия: Чтобы улучшить производительность транзисторов, в узлах передовых технологий после 45/28 нм используются диэлектрики затвора high-k и процессы с металлическими затворами, а также добавляются процессы замены затворов и процессы локального межсоединения после подготовки структуры истока и стока транзистора. Эти процессы находятся между внешним и внутренним процессом и не используются в традиционных процессах, поэтому их называют промежуточными процессами.
Обычно процесс подготовки контактного отверстия является разделительной линией между передним и задним процессом.
Контактное отверстие: отверстие, вытравленное вертикально в кремниевой пластине для соединения металлической соединительной линии первого слоя и подложки. Он заполнен металлом, например вольфрамом, и используется для подвода электрода устройства к металлическому соединительному слою.
Сквозное отверстие: Это путь соединения между двумя соседними слоями металлических соединительных линий, расположенный в диэлектрическом слое между двумя металлическими слоями и обычно заполненный металлами, такими как медь.
В широком смысле:
Фронтальный процесс: В широком смысле производство интегральных схем должно также включать тестирование, упаковку и другие этапы. По сравнению с тестированием и сборкой, производство компонентов и межсоединений является первой частью производства интегральных схем, которую в совокупности называют периферийными процессами;
Задний процесс: Тестирование и упаковка называются внутренними процессами.
3. Приложение
SMIF: стандартный механический интерфейс
AMHS: Автоматизированная система подачи материалов
OHT: Передача с помощью подвесного подъемника
FOUP: унифицированный модуль с передним открытием, эксклюзивно для пластин размером 12 дюймов (300 мм)
Что еще более важно,Semicera может предоставитьграфитовые детали, мягкий/жесткий фетр,детали из карбида кремния, Детали из карбида кремния CVD, иДетали с покрытием SiC/TaCс полным полупроводниковым процессом за 30 дней.Мы искренне надеемся стать вашим долгосрочным партнером в Китае.
Время публикации: 15 августа 2024 г.