1.Περί Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
1.1 Η έννοια και η γέννηση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
Ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC): αναφέρεται σε μια συσκευή που συνδυάζει ενεργές συσκευές όπως τρανζίστορ και δίοδοι με παθητικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις και πυκνωτές μέσω μιας σειράς ειδικών τεχνικών επεξεργασίας.
Ένα κύκλωμα ή σύστημα που είναι «ενσωματωμένο» σε μια γκοφρέτα ημιαγωγών (όπως το πυρίτιο ή ενώσεις όπως το αρσενίδιο του γαλλίου) σύμφωνα με ορισμένες διασυνδέσεις κυκλώματος και στη συνέχεια συσκευάζεται σε ένα κέλυφος για την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών.
Το 1958, ο Jack Kilby, ο οποίος ήταν υπεύθυνος για τη σμίκρυνση του ηλεκτρονικού εξοπλισμού στην Texas Instruments (TI), πρότεινε την ιδέα των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων:
«Δεδομένου ότι όλα τα εξαρτήματα όπως πυκνωτές, αντιστάσεις, τρανζίστορ κ.λπ. μπορούν να κατασκευαστούν από ένα υλικό, σκέφτηκα ότι θα ήταν δυνατό να τα φτιάξω σε ένα κομμάτι υλικού ημιαγωγού και στη συνέχεια να τα συνδέσω για να σχηματίσουν ένα πλήρες κύκλωμα».
Στις 12 Σεπτεμβρίου και στις 19 Σεπτεμβρίου 1958, ο Kilby ολοκλήρωσε την κατασκευή και την επίδειξη του ταλαντωτή μετατόπισης φάσης και της σκανδάλης, αντίστοιχα, σηματοδοτώντας τη γέννηση του ολοκληρωμένου κυκλώματος.
Το 2000, ο Kilby τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής. Η Επιτροπή του Βραβείου Νόμπελ σχολίασε κάποτε ότι ο Κίλμπι «έθεσε τα θεμέλια για τη σύγχρονη τεχνολογία πληροφοριών».
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τον Kilby και το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος:
1.2 Ανάπτυξη τεχνολογίας κατασκευής ημιαγωγών
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα στάδια ανάπτυξης της τεχνολογίας κατασκευής ημιαγωγών: 
1.3 Αλυσίδα βιομηχανίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
Η σύνθεση της αλυσίδας της βιομηχανίας ημιαγωγών (κυρίως ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των διακριτών συσκευών) φαίνεται στο παραπάνω σχήμα:
- Fabless: Εταιρεία που σχεδιάζει προϊόντα χωρίς γραμμή παραγωγής.
- IDM: Κατασκευαστής ολοκληρωμένων συσκευών, κατασκευαστής ολοκληρωμένων συσκευών.
- IP: Κατασκευαστής μονάδας κυκλώματος.
- EDA: Electronic Design Automatic, ηλεκτρονικός αυτοματισμός σχεδιασμού, η εταιρεία παρέχει κυρίως εργαλεία σχεδιασμού.
- Χυτήριο Χυτήριο γκοφρέτας, παροχή υπηρεσιών κατασκευής τσιπ.
- Εταιρείες χυτηρίου συσκευασίας και δοκιμής: εξυπηρετούν κυρίως την Fabless και την IDM.
- Εταιρείες υλικών και ειδικού εξοπλισμού: παρέχουν κυρίως τα απαραίτητα υλικά και εξοπλισμό για εταιρείες κατασκευής τσιπ.
Τα κύρια προϊόντα που παράγονται με χρήση τεχνολογίας ημιαγωγών είναι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα και οι διακριτές συσκευές ημιαγωγών.
Τα κύρια προϊόντα των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων περιλαμβάνουν:
- Πρότυπα εξαρτήματα ειδικών εφαρμογών (ASSP).
- Μονάδα μικροεπεξεργαστή (MPU);
- Μνήμη
- Ειδικό Ολοκληρωμένο Κύκλωμα Εφαρμογής (ASIC).
- Αναλογικό κύκλωμα
- Γενικό λογικό κύκλωμα (Logical Circuit).
Τα κύρια προϊόντα των διακριτών συσκευών ημιαγωγών περιλαμβάνουν:
- Δίοδος;
- Τρανζίστορ;
- Συσκευή τροφοδοσίας
- Συσκευή υψηλής τάσης
- Συσκευή μικροκυμάτων
- Οπτοηλεκτρονική
- Συσκευή αισθητήρα (Sensor).
2. Διαδικασία κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
2.1 Κατασκευή τσιπ
Δεκάδες ή και δεκάδες χιλιάδες συγκεκριμένα τσιπ μπορούν να κατασκευαστούν ταυτόχρονα σε μια γκοφρέτα πυριτίου. Ο αριθμός των τσιπς σε μια γκοφρέτα πυριτίου εξαρτάται από τον τύπο του προϊόντος και το μέγεθος κάθε τσιπ.
Οι γκοφρέτες πυριτίου ονομάζονται συνήθως υποστρώματα. Η διάμετρος των πλακών πυριτίου αυξάνεται με την πάροδο των ετών, από λιγότερο από 1 ίντσα στην αρχή στις συνήθως χρησιμοποιούμενες 12 ίντσες (περίπου 300 mm) τώρα, και υφίσταται μια μετάβαση στις 14 ίντσες ή 15 ίντσες.
Η κατασκευή τσιπ χωρίζεται γενικά σε πέντε στάδια: προετοιμασία γκοφρέτας πυριτίου, κατασκευή γκοφρέτας πυριτίου, δοκιμή/επιλογή τσιπ, συναρμολόγηση και συσκευασία και τελική δοκιμή.
(1)Παρασκευή γκοφρέτας πυριτίου:
Για την παραγωγή της πρώτης ύλης, το πυρίτιο εξάγεται από την άμμο και καθαρίζεται. Μια ειδική διαδικασία παράγει πλινθώματα πυριτίου κατάλληλης διαμέτρου. Στη συνέχεια, τα πλινθώματα κόβονται σε λεπτές γκοφρέτες πυριτίου για την κατασκευή μικροτσίπ.
Οι γκοφρέτες παρασκευάζονται σύμφωνα με συγκεκριμένες προδιαγραφές, όπως απαιτήσεις αιχμής εγγραφής και επίπεδα μόλυνσης.
(2)Κατασκευή γκοφρέτας πυριτίου:
Γνωστή και ως κατασκευή τσιπ, η γκοφρέτα γυμνού πυριτίου φτάνει στο εργοστάσιο κατασκευής πλακιδίων πυριτίου και στη συνέχεια περνά από διάφορα στάδια καθαρισμού, σχηματισμού φιλμ, φωτολιθογραφίας, χάραξης και ντόπινγκ. Η επεξεργασμένη γκοφρέτα πυριτίου έχει ένα πλήρες σετ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μόνιμα χαραγμένα στη γκοφρέτα πυριτίου.
(3)Δοκιμή και επιλογή γκοφρετών πυριτίου:
Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής πλακιδίων πυριτίου, οι γκοφρέτες πυριτίου αποστέλλονται στην περιοχή δοκιμής/ταξινόμησης, όπου μεμονωμένα τσιπ ελέγχονται και ελέγχονται ηλεκτρικά. Οι αποδεκτές και οι μη αποδεκτές μάρκες ταξινομούνται στη συνέχεια και επισημαίνονται οι ελαττωματικές μάρκες.
(4)Συναρμολόγηση και συσκευασία:
Μετά τη δοκιμή/ταξινόμηση της γκοφρέτας, οι γκοφρέτες εισέρχονται στο στάδιο συναρμολόγησης και συσκευασίας για να συσκευάσουν τα μεμονωμένα τσιπ σε μια συσκευασία προστατευτικού σωλήνα. Η πίσω πλευρά της γκοφρέτας αλέθεται για να μειωθεί το πάχος του υποστρώματος.
Μια παχιά πλαστική μεμβράνη προσαρτάται στο πίσω μέρος κάθε γκοφρέτας και, στη συνέχεια, χρησιμοποιείται μια λεπίδα πριονιού με μύτη με ρόμβο για να χωρίσει τα τσιπ σε κάθε γκοφρέτα κατά μήκος των γραμμών γραφής στην μπροστινή πλευρά.
Η πλαστική μεμβράνη στο πίσω μέρος της γκοφρέτας σιλικόνης εμποδίζει το τσιπ σιλικόνης να πέσει. Στο εργοστάσιο συναρμολόγησης, τα καλά τσιπ συμπιέζονται ή εκκενώνονται για να σχηματίσουν ένα πακέτο συναρμολόγησης. Αργότερα, το τσιπ σφραγίζεται σε πλαστικό ή κεραμικό κέλυφος.
(5)Τελικό τεστ:
Για να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα του τσιπ, κάθε συσκευασμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα δοκιμάζεται ώστε να πληροί τις απαιτήσεις παραμέτρων ηλεκτρικών και περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών του κατασκευαστή. Μετά την τελική δοκιμή, το τσιπ αποστέλλεται στον πελάτη για συναρμολόγηση σε ειδική τοποθεσία.
2.2 Διεύθυνση Διαδικασιών
Οι διαδικασίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χωρίζονται γενικά σε:
Front-end: Η διαδικασία front-end αναφέρεται γενικά στη διαδικασία κατασκευής συσκευών όπως τρανζίστορ, που περιλαμβάνει κυρίως τις διαδικασίες σχηματισμού απομόνωσης, δομή πύλης, πηγή και αποστράγγιση, οπές επαφής κ.λπ.
Back-end: Η διαδικασία back-end αναφέρεται κυρίως στον σχηματισμό γραμμών διασύνδεσης που μπορούν να μεταδώσουν ηλεκτρικά σήματα σε διάφορες συσκευές στο τσιπ, κυρίως συμπεριλαμβανομένων διεργασιών όπως η εναπόθεση διηλεκτρικών μεταξύ γραμμών διασύνδεσης, ο σχηματισμός μεταλλικών γραμμών και ο σχηματισμός μολύβδου.
Μεσαία φάση: Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση των τρανζίστορ, οι κόμβοι προηγμένης τεχνολογίας μετά τα 45nm/28nm χρησιμοποιούν διηλεκτρικά πύλης υψηλής ποιότητας και διεργασίες μεταλλικών πυλών και προσθέτουν διαδικασίες αντικατάστασης πύλης και διαδικασίες τοπικής διασύνδεσης μετά την προετοιμασία της δομής πηγής και αποστράγγισης τρανζίστορ. Αυτές οι διεργασίες βρίσκονται μεταξύ της διαδικασίας front-end και της διαδικασίας back-end, και δεν χρησιμοποιούνται σε παραδοσιακές διαδικασίες, επομένως ονομάζονται διεργασίες μεσαίου σταδίου.
Συνήθως, η διαδικασία προετοιμασίας της οπής επαφής είναι η διαχωριστική γραμμή μεταξύ της διεργασίας του μπροστινού άκρου και της διαδικασίας του πίσω άκρου.
Τρύπα επαφής: μια οπή χαραγμένη κάθετα στη γκοφρέτα σιλικόνης για τη σύνδεση της μεταλλικής γραμμής διασύνδεσης πρώτης στρώσης και της συσκευής υποστρώματος. Είναι γεμάτο με μέταλλο όπως βολφράμιο και χρησιμοποιείται για να οδηγήσει το ηλεκτρόδιο της συσκευής στο μεταλλικό στρώμα διασύνδεσης.
Μέσα από την τρύπα: Είναι η διαδρομή σύνδεσης μεταξύ δύο γειτονικών στρωμάτων μεταλλικών γραμμών διασύνδεσης, που βρίσκονται στο διηλεκτρικό στρώμα μεταξύ των δύο μεταλλικών στρωμάτων και είναι γενικά γεμάτη με μέταλλα όπως ο χαλκός.
Με την ευρεία έννοια:
Διαδικασία front-end: Με την ευρεία έννοια, η κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει δοκιμές, συσκευασία και άλλα βήματα. Σε σύγκριση με τη δοκιμή και τη συσκευασία, η κατασκευή εξαρτημάτων και διασύνδεσης είναι το πρώτο μέρος της κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, που συλλογικά αναφέρονται ως διεργασίες front-end.
Διαδικασία back-end: Η δοκιμή και η συσκευασία ονομάζονται διαδικασίες back-end.
3. Παράρτημα
SMIF: Τυπική μηχανική διεπαφή
AMHS：Αυτοματοποιημένο σύστημα παράδοσης υλικών
OHT：Μεταφορά εναέριου ανυψωτικού
FOUP: Μπροστινό ανοιγόμενο Unified Pod, Αποκλειστικά για γκοφρέτες 12 ιντσών (300 mm)
Το πιο σημαντικό,Το Semicera μπορεί να παρέχειμέρη γραφίτη, μαλακή/άκαμπτη τσόχα,μέρη καρβιδίου του πυριτίου, Μέρη καρβιδίου του πυριτίου CVD, καιΑνταλλακτικά επικαλυμμένα με SiC/TaCμε πλήρη διαδικασία ημιαγωγών σε 30 ημέρες.Ανυπομονούμε ειλικρινά να γίνουμε ο μακροπρόθεσμος συνεργάτης σας στην Κίνα.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Αυγούστου 2024