1. Sobre els circuits integrats
1.1 El concepte i naixement dels circuits integrats
Circuit integrat (CI): es refereix a un dispositiu que combina dispositius actius com transistors i díodes amb components passius com resistències i condensadors mitjançant una sèrie de tècniques de processament específiques.
Un circuit o sistema que està "integrat" en una hòstia d'un semiconductor (com ara silici o compostos com l'arsenur de gal·li) segons determinades interconnexions de circuits i després empaquetat en una carcassa per realitzar funcions específiques.
El 1958, Jack Kilby, responsable de la miniaturització d'equips electrònics a Texas Instruments (TI), va proposar la idea dels circuits integrats:
"Com que tots els components, com ara condensadors, resistències, transistors, etc. es poden fer d'un sol material, vaig pensar que seria possible fer-los en una peça de material semiconductor i després interconnectar-los per formar un circuit complet".
El 12 de setembre i el 19 de setembre de 1958, Kilby va completar la fabricació i la demostració de l'oscil·lador i el disparador de canvi de fase, respectivament, marcant el naixement del circuit integrat.
L'any 2000, Kilby va rebre el Premi Nobel de Física. El Comitè del Premi Nobel va comentar una vegada que Kilby "va establir les bases de la tecnologia de la informació moderna".
La imatge següent mostra Kilby i la seva patent de circuit integrat:
1.2 Desenvolupament de la tecnologia de fabricació de semiconductors
La figura següent mostra les etapes de desenvolupament de la tecnologia de fabricació de semiconductors: 
1.3 Cadena industrial de circuits integrats
La composició de la cadena de la indústria de semiconductors (principalment circuits integrats, inclosos els dispositius discrets) es mostra a la figura anterior:
- Fabless: empresa que dissenya productes sense línia de producció.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, fabricant de dispositius integrats;
- IP: fabricant de mòduls de circuits;
- EDA: Disseny electrònic automàtic, automatització del disseny electrònic, l'empresa ofereix principalment eines de disseny;
- Foneria; Foneria d'hòsties, que ofereix serveis de fabricació d'encenalls;
- Empreses de foneria d'embalatge i proves: principalment al servei de Fabless i IDM;
- Empreses de materials i equips especials: proporcionen principalment els materials i equips necessaris per a les empreses fabricants d'encenalls.
Els principals productes produïts amb tecnologia de semiconductors són els circuits integrats i els dispositius de semiconductors discrets.
Els principals productes de circuits integrats inclouen:
- Parts estàndard específiques de l'aplicació (ASSP);
- Unitat de microprocessador (MPU);
- Memòria
- Circuit integrat específic de l'aplicació (ASIC);
- Circuit analògic;
- Circuit lògic general (Circuit lògic).
Els principals productes de dispositius discrets de semiconductors inclouen:
- Díode;
- Transistor;
- Dispositiu d'alimentació;
- Dispositiu d'alta tensió;
- Dispositiu de microones;
- Optoelectrònica;
- Dispositiu sensor (Sensor).
2. Procés de fabricació de circuits integrats
2.1 Fabricació de xips
Es poden fer desenes o fins i tot desenes de milers de xips específics simultàniament en una hòstia de silici. El nombre de xips en una hòstia de silici depèn del tipus de producte i de la mida de cada xip.
Les hòsties de silici solen anomenar-se substrats. El diàmetre de les hòsties de silici ha anat augmentant al llarg dels anys, des de menys d'1 polzada al principi fins a les 12 polzades (uns 300 mm) d'ús comú ara, i està passant per una transició a 14 polzades o 15 polzades.
La fabricació de xips es divideix generalment en cinc etapes: preparació d'hòsties de silici, fabricació d'hòsties de silici, prova/recollida de xips, muntatge i embalatge i proves finals.
(1)Preparació d'hòsties de silici:
Per fer la matèria primera, s'extreu silici de la sorra i es purifica. Un procés especial produeix lingots de silici de diàmetre adequat. A continuació, els lingots es tallen en fines hòsties de silici per fer microxips.
Les hòsties es preparen segons especificacions específiques, com ara els requisits de la vora de registre i els nivells de contaminació.
(2)Fabricació d'hòsties de silici:
També coneguda com a fabricació de xips, la hòstia nua de silici arriba a la planta de fabricació d'hòsties de silici i després passa per diferents passos de neteja, formació de pel·lícules, fotolitografia, gravat i dopatge. La hòstia de silici processada té un conjunt complet de circuits integrats gravats permanentment a l'hòstia de silici.
(3)Assaig i selecció d'hòsties de silici:
Un cop finalitzada la fabricació de les hòsties de silici, les hòsties de silici s'envien a l'àrea de prova/ordenació, on es sondegen els xips individuals i es posen a prova elèctricament. A continuació, es classifiquen les fitxes acceptables i inacceptables i es marquen les fitxes defectuoses.
(4)Muntatge i embalatge:
Després de la prova/ordenació de les hòsties, les hòsties entren al pas de muntatge i embalatge per empaquetar les fitxes individuals en un paquet de tub protector. La part posterior de l'hòstia es rectifica per reduir el gruix del substrat.
S'uneix una pel·lícula de plàstic gruixuda a la part posterior de cada hòstia i, a continuació, s'utilitza una fulla de serra amb punta de diamant per separar les fitxes de cada hòstia al llarg de les línies de traçat a la part frontal.
La pel·lícula de plàstic a la part posterior de l'hòstia de silici evita que el xip de silici caigui. A la planta de muntatge, els bons encenalls són premsats o evacuats per formar un paquet de muntatge. Més tard, el xip es segella en una carcassa de plàstic o ceràmica.
(5)Prova final:
Per garantir la funcionalitat del xip, cada circuit integrat empaquetat es prova per complir els requisits de paràmetres elèctrics i ambientals del fabricant. Després de la prova final, el xip s'envia al client per al seu muntatge en un lloc dedicat.
2.2 Divisió de processos
Els processos de fabricació de circuits integrats es divideixen generalment en:
Front-end: El procés frontal generalment es refereix al procés de fabricació de dispositius com els transistors, incloent principalment els processos de formació d'aïllament, estructura de porta, font i drenatge, forats de contacte, etc.
Back-end: El procés de fons es refereix principalment a la formació de línies d'interconnexió que poden transmetre senyals elèctrics a diversos dispositius del xip, incloent-hi principalment processos com ara la deposició dielèctrica entre línies d'interconnexió, formació de línies metàl·liques i formació de coixinets de plom.
Mitjana etapa: Per millorar el rendiment dels transistors, els nodes de tecnologia avançada després de 45nm/28nm utilitzen dielèctrics de porta d'alta k i processos de porta metàl·lica i afegeixen processos de reemplaçament de porta i processos d'interconnexió local després de preparar la font del transistor i l'estructura de drenatge. Aquests processos es troben entre el procés front-end i el procés back-end, i no s'utilitzen en els processos tradicionals, per la qual cosa s'anomenen processos d'etapa mitjana.
Normalment, el procés de preparació del forat de contacte és la línia divisòria entre el procés frontal i el procés posterior.
Forat de contacte: un forat gravat verticalment a l'hòstia de silici per connectar la línia d'interconnexió metàl·lica de primera capa i el dispositiu de substrat. S'omple de metall com el tungstè i s'utilitza per conduir l'elèctrode del dispositiu a la capa d'interconnexió metàl·lica.
Forat a través: És el camí de connexió entre dues capes adjacents de línies d'interconnexió metàl·liques, situades a la capa dielèctrica entre les dues capes metàl·liques i, generalment, està plena de metalls com el coure.
En un sentit ampli:
Procés frontal: En un sentit ampli, la fabricació de circuits integrats també hauria d'incloure proves, embalatge i altres passos. En comparació amb les proves i l'embalatge, la fabricació de components i d'interconnexió són la primera part de la fabricació de circuits integrats, denominats col·lectivament processos frontals;
Procés de back-end: Les proves i l'embalatge s'anomenen processos de fons.
3. Apèndix
SMIF: Interfície mecànica estàndard
AMHS: Sistema de manipulació de materials automatitzat
OHT: Transferència de polipast aeri
FOUP: Pod unificat d'obertura frontal, exclusiu per a hòsties de 12 polzades (300 mm)
Més important encara,Semicera pot proporcionarpeces de grafit, feltre suau/rígid,peces de carbur de silici, Peces de carbur de silici CVD, iPeces recobertes de SiC/TaCamb procés complet de semiconductors en 30 dies.Esperem sincerament convertir-nos en el vostre soci a llarg termini a la Xina.
Hora de publicació: 15-agost-2024