1.Sobre os circuítos integrados
1.1 O concepto e nacemento dos circuítos integrados
Circuito integrado (CI): refírese a un dispositivo que combina dispositivos activos como transistores e díodos con compoñentes pasivos como resistencias e capacitores mediante unha serie de técnicas de procesamento específicas.
Un circuíto ou sistema que está "integrado" nunha oblea de semicondutores (como o silicio ou compostos como o arseniuro de galio) segundo determinadas interconexións de circuítos e, a continuación, empaquetado nunha carcasa para realizar funcións específicas.
En 1958, Jack Kilby, responsable da miniaturización de equipos electrónicos en Texas Instruments (TI), propuxo a idea dos circuítos integrados:
"Dado que todos os compoñentes como capacitores, resistencias, transistores, etc. poden estar feitos dun só material, pensei que sería posible fabricalos nunha peza de material semicondutor e despois interconectalos para formar un circuíto completo".
O 12 de setembro e o 19 de setembro de 1958, Kilby completou a fabricación e demostración do oscilador de cambio de fase e o gatillo, respectivamente, marcando o nacemento do circuíto integrado.
En 2000, Kilby foi galardoado co Premio Nobel de Física. O Comité do Premio Nobel comentou unha vez que Kilby "sentou as bases da tecnoloxía da información moderna".
A seguinte imaxe mostra a Kilby e a súa patente de circuíto integrado:
1.2 Desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación de semicondutores
A seguinte figura mostra as fases de desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación de semicondutores: 
1.3 Cadea da industria de circuítos integrados
A composición da cadea da industria de semicondutores (principalmente circuítos integrados, incluíndo dispositivos discretos) móstrase na figura anterior:
- Fabless: unha empresa que deseña produtos sen liña de produción.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, fabricante de dispositivos integrados;
- IP: fabricante do módulo de circuíto;
- EDA: Electronic Design Automatic, automatización de deseño electrónico, a empresa ofrece principalmente ferramentas de deseño;
- Fundición; Fundición de obleas, que ofrece servizos de fabricación de chips;
- Empresas de fundición de envases e probas: principalmente atendendo a Fabless e IDM;
- Empresas de materiais e equipamentos especiais: proporcionan principalmente os materiais e equipamentos necesarios ás empresas fabricantes de chip.
Os principais produtos producidos mediante a tecnoloxía de semicondutores son os circuítos integrados e os dispositivos de semicondutores discretos.
Os principais produtos dos circuítos integrados inclúen:
- Pezas estándar específicas da aplicación (ASSP);
- Unidade de microprocesador (MPU);
- Memoria
- Circuíto integrado específico de aplicación (ASIC);
- Circuíto analóxico;
- Circuíto lóxico xeral (Circuito lóxico).
Os principais produtos dos dispositivos discretos de semicondutores inclúen:
- Diodo;
- Transistor;
- Dispositivo de alimentación;
- Dispositivo de alta tensión;
- Dispositivo de microondas;
- Optoelectrónica;
- Dispositivo sensor (Sensor).
2. Proceso de fabricación de circuítos integrados
2.1 Fabricación de chips
Decenas ou incluso decenas de miles de chips específicos pódense facer simultaneamente nunha oblea de silicio. O número de chips nunha oblea de silicio depende do tipo de produto e do tamaño de cada chip.
As obleas de silicio adoitan denominarse substratos. O diámetro das obleas de silicio foi aumentando ao longo dos anos, desde menos de 1 polgada ao principio ata as de 12 polgadas (uns 300 mm) de uso habitual agora, e está a pasar a 14 ou 15 polgadas.
A fabricación de chips divídese xeralmente en cinco etapas: preparación de obleas de silicio, fabricación de obleas de silicio, proba/recollida de chips, montaxe e envasado e probas finais.
(1)Preparación de obleas de silicio:
Para facer a materia prima, extráese silicio da area e purifícase. Un proceso especial produce lingotes de silicio de diámetro adecuado. Despois córtanse os lingotes en finas obleas de silicio para facer microchips.
As obleas prepáranse segundo especificacións específicas, como requisitos de bordo de rexistro e niveis de contaminación.
(2)Fabricación de obleas de silicio:
Tamén coñecida como fabricación de chips, a oblea de silicio núa chega á planta de fabricación de obleas de silicio e despois pasa por varios pasos de limpeza, formación de película, fotolitografía, gravado e dopaxe. A oblea de silicio procesada ten un conxunto completo de circuítos integrados gravados permanentemente na oblea de silicio.
(3)Proba e selección de obleas de silicio:
Despois de completar a fabricación de obleas de silicio, as obleas de silicio envíanse á área de proba/clasificación, onde se proban chips individuais e se proban eléctricamente. As fichas aceptables e inaceptables son entón clasificadas e márcanse as fichas defectuosas.
(4)Montaxe e embalaxe:
Despois da proba/clasificación das obleas, as obleas entran na fase de montaxe e embalaxe para empaquetar as fichas individuais nun paquete de tubos protectores. A parte traseira da oblea está moída para reducir o grosor do substrato.
Unha película de plástico grosa está unida á parte traseira de cada oblea e, a continuación, utilízase unha folla de serra con punta de diamante para separar as fichas de cada oblea ao longo das liñas trazadas na parte frontal.
A película de plástico na parte traseira da oblea de silicio evita que o chip de silicio se caia. Na planta de montaxe, as virutas boas son prensadas ou evacuadas para formar un paquete de montaxe. Máis tarde, o chip está selado nunha carcasa de plástico ou cerámica.
(5)Proba final:
Para garantir a funcionalidade do chip, cada circuíto integrado empaquetado é probado para cumprir os requisitos de parámetros eléctricos e ambientais do fabricante. Despois da proba final, o chip envíase ao cliente para a súa montaxe nun lugar dedicado.
2.2 División de procesos
Os procesos de fabricación de circuítos integrados divídense xeralmente en:
Front-end: O proceso front-end refírese xeralmente ao proceso de fabricación de dispositivos como transistores, incluíndo principalmente os procesos de formación de illamento, estrutura de porta, fonte e drenaxe, buratos de contacto, etc.
Back-end: O proceso de fondo refírese principalmente á formación de liñas de interconexión que poden transmitir sinais eléctricos a varios dispositivos do chip, incluíndo principalmente procesos como a deposición dieléctrica entre liñas de interconexión, a formación de liñas metálicas e a formación de almofadas de chumbo.
Media etapa: Co fin de mellorar o rendemento dos transistores, os nodos de tecnoloxía avanzada despois de 45 nm/28 nm usan dieléctricos de porta de alta k e procesos de porta metálica, e engaden procesos de porta de substitución e procesos de interconexión local despois de que se prepare a fonte do transistor e a estrutura de drenaxe. Estes procesos están entre o proceso front-end e o proceso back-end, e non se utilizan nos procesos tradicionais, polo que se denominan procesos de fase intermedia.
Normalmente, o proceso de preparación do burato de contacto é a liña divisoria entre o proceso front-end e o proceso back-end.
Oco de contacto: un burato gravado verticalmente na oblea de silicio para conectar a liña de interconexión metálica da primeira capa e o dispositivo de substrato. Está cheo de metal como o volframio e úsase para conducir o electrodo do dispositivo á capa de interconexión metálica.
A través do burato: É o camiño de conexión entre dúas capas adxacentes de liñas de interconexión metálicas, situadas na capa dieléctrica entre as dúas capas metálicas, e xeralmente está chea de metais como o cobre.
Nun sentido amplo:
Proceso front-end: Nun sentido amplo, a fabricación de circuítos integrados tamén debería incluír probas, embalaxe e outros pasos. En comparación coas probas e embalaxes, a fabricación de compoñentes e interconexións son a primeira parte da fabricación de circuítos integrados, denominadas colectivamente procesos front-end;
Proceso back-end: As probas e empaquetado denomínanse procesos de back-end.
3. Apéndice
SMIF: Interfaz mecánica estándar
AMHS: Sistema automatizado de manipulación de materiais
OHT: Transferencia de polipasto aéreo
FOUP: Pod unificado de apertura frontal, exclusivo para obleas de 12 polgadas (300 mm)
Máis importante aínda,Semicera pode proporcionarpezas de grafito, fieltro suave/rígido,pezas de carburo de silicio, Pezas de carburo de silicio CVD, ePezas recubertas de SiC/TaCcon proceso de semicondutores completo en 30 días.Sinceramente, esperamos converterse no teu socio a longo prazo en China.
Hora de publicación: 15-Ago-2024