1.Despre circuitele integrate
1.1 Conceptul și nașterea circuitelor integrate
Circuit integrat (IC): se referă la un dispozitiv care combină dispozitive active, cum ar fi tranzistoarele și diodele, cu componente pasive, cum ar fi rezistoare și condensatoare, printr-o serie de tehnici specifice de procesare.
Un circuit sau un sistem care este „integrat” pe un semiconductor (cum ar fi siliciul sau compuși precum arseniura de galiu) conform anumitor interconexiuni de circuit și apoi ambalat într-o carcasă pentru a îndeplini funcții specifice.
În 1958, Jack Kilby, care a fost responsabil pentru miniaturizarea echipamentelor electronice la Texas Instruments (TI), a propus ideea circuitelor integrate:
„Deoarece toate componentele, cum ar fi condensatorii, rezistențele, tranzistoarele etc. pot fi făcute dintr-un singur material, m-am gândit că ar fi posibil să le fac pe o bucată de material semiconductor și apoi să le interconectați pentru a forma un circuit complet.”
Pe 12 și 19 septembrie 1958, Kilby a finalizat fabricarea și demonstrația oscilatorului cu defazare și, respectiv, a declanșatorului, marcând nașterea circuitului integrat.
În 2000, Kilby a primit Premiul Nobel pentru Fizică. Comitetul Premiului Nobel a comentat odată că Kilby „a pus bazele tehnologiei informaționale moderne”.
Imaginea de mai jos îl arată pe Kilby și brevetul său de circuit integrat:
1.2 Dezvoltarea tehnologiei de fabricare a semiconductorilor
Următoarea figură arată etapele de dezvoltare ale tehnologiei de fabricare a semiconductorilor: 
1.3 Lanțul industrial al circuitelor integrate
Compoziția lanțului industriei semiconductoarelor (în principal circuite integrate, inclusiv dispozitive discrete) este prezentată în figura de mai sus:
- Fabless: O companie care proiectează produse fără linie de producție.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, producător de dispozitive integrate;
- IP: Producator module de circuit;
- EDA: Electronic Design Automatic, automatizarea designului electronic, compania furnizează în principal instrumente de proiectare;
- Turnatorie; Turnătorie de napolitane, furnizarea de servicii de fabricare a așchiilor;
- Companii de turnătorie de ambalare și testare: deservesc în principal Fabless și IDM;
- Firme de materiale și echipamente speciale: furnizează în principal materialele și echipamentele necesare firmelor producătoare de așchii.
Principalele produse produse folosind tehnologia semiconductoarelor sunt circuitele integrate și dispozitivele semiconductoare discrete.
Principalele produse ale circuitelor integrate includ:
- Piese standard specifice aplicației (ASSP);
- Unitate cu microprocesor (MPU);
- Memorie
- Circuit integrat specific aplicației (ASIC);
- Circuit analogic;
- Circuit logic general (Circuit logic).
Principalele produse ale dispozitivelor semiconductoare discrete includ:
- Dioda;
- Tranzistor;
- Dispozitiv de alimentare;
- Dispozitiv de înaltă tensiune;
- Dispozitiv cu microunde;
- Optoelectronica;
- Dispozitiv senzor (Sensor).
2. Procesul de fabricație a circuitelor integrate
2.1 Fabricarea cipurilor
Zeci sau chiar zeci de mii de cipuri specifice pot fi realizate simultan pe o placă de siliciu. Numărul de cipuri de pe o placă de siliciu depinde de tipul de produs și de dimensiunea fiecărui cip.
Placile de siliciu sunt de obicei numite substraturi. Diametrul plachetelor de siliciu a crescut de-a lungul anilor, de la mai puțin de 1 inch la început până la 12 inchi (aproximativ 300 mm) acum și trece la 14 inci sau 15 inci.
Fabricarea cipurilor este, în general, împărțită în cinci etape: pregătirea plachetelor de siliciu, fabricarea plăcilor de siliciu, testarea/culegerea cipurilor, asamblarea și ambalarea și testarea finală.
(1)Prepararea plachetelor de siliciu:
Pentru a face materia primă, siliciul este extras din nisip și purificat. Un proces special produce lingouri de siliciu cu diametrul adecvat. Lingourile sunt apoi tăiate în plachete subțiri de siliciu pentru a face microcipuri.
Napolitanele sunt pregătite conform specificațiilor specifice, cum ar fi cerințele de margine de înregistrare și nivelurile de contaminare.
(2)Fabricarea vaferelor de siliciu:
Cunoscută și sub denumirea de fabricare a cipurilor, placheta de siliciu goală ajunge la uzina de producție a plachetelor de siliciu și apoi trece prin diferite etape de curățare, formare de peliculă, fotolitografie, gravare și dopaj. Placa de siliciu prelucrată are un set complet de circuite integrate gravate permanent pe placa de siliciu.
(3)Testarea și selecția plachetelor de siliciu:
După ce fabricarea plachetelor de siliciu este finalizată, plăcile de siliciu sunt trimise în zona de testare/sortare, unde cipurile individuale sunt testate și testate electric. Chipurile acceptabile și inacceptabile sunt apoi sortate, iar chipurile defecte sunt marcate.
(4)Asamblare si ambalare:
După testarea/sortarea napolitanelor, napolitanele intră în etapa de asamblare și ambalare pentru a împacheta chipsurile individuale într-un ambalaj de tub de protecție. Partea din spate a plachetei este măcinată pentru a reduce grosimea substratului.
O peliculă groasă de plastic este atașată la spatele fiecărei napolitane, apoi se folosește o pânză de ferăstrău cu vârf de diamant pentru a separa așchiile de pe fiecare napolitană de-a lungul liniilor de marcaj de pe partea din față.
Folia de plastic de pe spatele plachetei de siliciu împiedică căderea cipul de siliciu. În instalația de asamblare, așchiile bune sunt presate sau evacuate pentru a forma un pachet de asamblare. Ulterior, cipul este sigilat într-o carcasă de plastic sau ceramică.
(5)Test final:
Pentru a asigura funcționalitatea cipului, fiecare circuit integrat ambalat este testat pentru a îndeplini cerințele producătorului privind parametrii caracteristici electrice și de mediu. După testarea finală, cipul este trimis clientului pentru asamblare într-o locație dedicată.
2.2 Diviziunea proceselor
Procesele de fabricație a circuitelor integrate sunt, în general, împărțite în:
În față: Procesul front-end se referă, în general, la procesul de fabricație a dispozitivelor precum tranzistoarele, incluzând în principal procesele de formare de izolare, structura de poartă, sursă și scurgere, găuri de contact etc.
Back-end: Procesul back-end se referă în principal la formarea liniilor de interconectare care pot transmite semnale electrice către diferite dispozitive de pe cip, incluzând în principal procese precum depunerea dielectrică între liniile de interconectare, formarea liniilor metalice și formarea plăcilor de plumb.
La mijlocul etapei: Pentru a îmbunătăți performanța tranzistoarelor, nodurile de tehnologie avansată după 45nm/28nm folosesc dielectrici de poartă high-k și procese de poartă metalică și adaugă procese de poartă de înlocuire și procese de interconectare locală după ce sursa tranzistorului și structura de scurgere sunt pregătite. Aceste procese se află între procesul front-end și procesul back-end și nu sunt utilizate în procesele tradiționale, așa că sunt numite procese de mijloc.
De obicei, procesul de pregătire a găurii de contact este linia de despărțire dintre procesul frontal și procesul back-end.
Orificiu de contact: o gaură gravată vertical în placheta de siliciu pentru a conecta linia de interconectare metalică a primului strat și dispozitivul de substrat. Este umplut cu metal, cum ar fi wolfram și este folosit pentru a conduce electrodul dispozitivului la stratul de interconectare metalic.
Prin gaura: Este calea de legătură între două straturi adiacente de linii metalice de interconectare, situate în stratul dielectric dintre cele două straturi de metal și este în general umplută cu metale precum cuprul.
Într-un sens larg:
Proces front-end: Într-un sens larg, fabricarea circuitelor integrate ar trebui să includă și testarea, ambalarea și alți pași. În comparație cu testarea și ambalarea, fabricarea componentelor și a interconectării reprezintă prima parte a producției de circuite integrate, denumite în mod colectiv procese front-end;
Proces back-end: Testarea și ambalarea se numesc procese back-end.
3. Anexă
SMIF: Interfață mecanică standard
AMHS: Sistem automat de manipulare a materialelor
OHT: Transfer de ridicare aeriană
FOUP: Pod unificat cu deschidere frontală, exclusiv pentru napolitane de 12 inchi (300 mm)
Mai important,Semicera poate oferipiese din grafit, pâslă moale/rigidă,piese din carbură de siliciu, Piese din carbură de siliciu CVD, șiPiese acoperite cu SiC/TaCcu proces complet de semiconductor în 30 de zile.Așteptăm cu nerăbdare să devenim partenerul dumneavoastră pe termen lung în China.
Ora postării: 15-aug-2024