1.Tietoja integroiduista piireistä
1.1 Integroitujen piirien käsite ja synty
Integrated Circuit (IC): viittaa laitteeseen, joka yhdistää aktiiviset laitteet, kuten transistorit ja diodit, passiivisiin komponentteihin, kuten vastuksiin ja kondensaattoreihin, tiettyjen käsittelytekniikoiden avulla.
Piiri tai järjestelmä, joka on "integroitu" puolijohdekiekkoon (kuten pii tai yhdisteet, kuten galliumarsenidi) tiettyjen piirikytkentöjen mukaisesti ja pakattu sitten kuoreen tiettyjen toimintojen suorittamiseksi.
Vuonna 1958 Texas Instrumentsin (TI) elektroniikkalaitteiden miniatyrisoinnista vastannut Jack Kilby ehdotti ajatusta integroiduista piireistä:
"Koska kaikki komponentit, kuten kondensaattorit, vastukset, transistorit jne., voidaan valmistaa yhdestä materiaalista, ajattelin, että ne olisi mahdollista tehdä puolijohdemateriaalin päälle ja sitten yhdistää ne yhteen kokonaiseksi piiriksi."
Syyskuun 12. ja 19. syyskuuta 1958 Kilby sai päätökseen vaihesiirtooskillaattorin ja liipaisimen valmistuksen ja esittelyn, mikä merkitsi integroidun piirin syntymää.
Vuonna 2000 Kilbylle myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto. Nobel-palkintokomitea kommentoi kerran, että Kilby "loi perustan nykyaikaiselle tietotekniikalle".
Alla olevassa kuvassa Kilby ja hänen integroidun piirinsä patentti:
1.2 Puolijohteiden valmistustekniikan kehittäminen
Seuraavassa kuvassa on esitetty puolijohteiden valmistustekniikan kehitysvaiheet: 
1.3 Integroitujen piirien teollisuusketju
Puolijohdeteollisuuden ketjun koostumus (pääasiassa integroidut piirit, mukaan lukien erilliset laitteet) on esitetty yllä olevassa kuvassa:
- Fabless: Yritys, joka suunnittelee tuotteita ilman tuotantolinjaa.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, Integrated Device Manufacturer, Integrated Device Manufacturer;
- IP: Piirimoduulien valmistaja;
- EDA: Electronic Design Automatic, sähköisen suunnittelun automaatio, yritys tarjoaa pääasiassa suunnittelutyökaluja;
- Valimo; Kiekkojen valimo, joka tarjoaa sirujen valmistuspalveluja;
- Pakkaus- ja testausvalimoyritykset: palvelevat pääasiassa Fablessia ja IDM:ää;
- Materiaali- ja erikoislaiteyritykset: toimittaa pääasiassa tarvittavat materiaalit ja laitteet sirujen valmistusyrityksille.
Puolijohdeteknologialla valmistetut päätuotteet ovat integroidut piirit ja erilliset puolijohdelaitteet.
Integroitujen piirien päätuotteita ovat:
- Sovelluskohtaiset standardiosat (ASSP);
- Mikroprosessoriyksikkö (MPU);
- Muisti
- Sovelluskohtainen integroitu piiri (ASIC);
- Analoginen piiri;
- Yleinen logiikkapiiri (Logical Circuit).
Puolijohteisten erillisten laitteiden päätuotteita ovat mm:
- Diodi;
- Transistori;
- Virtalaite;
- Korkeajännitelaite;
- Mikroaaltouuni;
- Optoelektroniikka;
- Anturilaite (Sensor).
2. Integroitujen piirien valmistusprosessi
2.1 Sirujen valmistus
Piikiekolle voidaan valmistaa samanaikaisesti kymmeniä tai jopa kymmeniä tuhansia tiettyjä siruja. Piikiekon sirujen määrä riippuu tuotteen tyypistä ja kunkin sirun koosta.
Piikiekkoja kutsutaan yleensä substraateiksi. Piikiekkojen halkaisija on kasvanut vuosien varrella alle 1 tuumasta alun perin yleisesti käytettyyn 12 tuumaan (noin 300 mm) nyt, ja se on siirtymässä 14 tuumaan tai 15 tuumaan.
Sirujen valmistus jaetaan yleensä viiteen vaiheeseen: piikiekkojen valmistus, piikiekkojen valmistus, sirujen testaus/keräily, kokoonpano ja pakkaus sekä lopputestaus.
(1)Piikiekon valmistus:
Raaka-aineen valmistamiseksi pii uutetaan hiekasta ja puhdistetaan. Erityinen prosessi tuottaa sopivan halkaisijan omaavia piiharkkoja. Harkot leikataan sitten ohuiksi piikiekoiksi mikrosirujen valmistamiseksi.
Kiekot valmistetaan tiettyjen vaatimusten, kuten rekisteröintireunavaatimusten ja kontaminaatiotasojen, mukaisesti.
(2)Piikiekkojen valmistus:
Paljas piikiekko, joka tunnetaan myös nimellä siruvalmistus, saapuu piikiekkojen valmistuslaitokseen ja käy läpi erilaisia puhdistus-, kalvonmuodostus-, fotolitografia-, etsaus- ja dopingvaiheita. Käsitellyssä piikiekossa on täydellinen sarja integroituja piirejä, jotka on syövytetty pysyvästi piikiekolle.
(3)Piikiekkojen testaus ja valinta:
Piikiekkojen valmistuksen päätyttyä piikiekot lähetetään testi/lajittelualueelle, jossa yksittäiset sirut tutkitaan ja testataan sähköisesti. Hyväksytyt ja kelpaamattomat sirut lajitellaan sitten ja vialliset sirut merkitään.
(4)Kokoaminen ja pakkaus:
Kiekkojen testauksen/lajittelun jälkeen kiekot siirtyvät kokoonpano- ja pakkausvaiheeseen yksittäisten sirujen pakkaamiseksi suojaputkipakkaukseen. Kiekon takapuoli on hiottu substraatin paksuuden vähentämiseksi.
Jokaisen kiekon taakse kiinnitetään paksu muovikalvo, jonka jälkeen timanttikärjeisellä sahanterällä erotetaan kunkin kiekon lastut etupuolen piirtoviivoja pitkin.
Piikiekon takana oleva muovikalvo estää piisirun putoamisen. Kokoonpanolaitoksessa hyvät lastut puristetaan tai evakuoidaan kokoonpanopakkaukseksi. Myöhemmin siru suljetaan muoviseen tai keraamiseen kuoreen.
(5)Viimeinen testi:
Sirun toimivuuden varmistamiseksi jokainen pakattu integroitu piiri testataan vastaamaan valmistajan sähköisiä ja ympäristöominaisuuksia koskevia parametrivaatimuksia. Lopullisen testauksen jälkeen siru lähetetään asiakkaalle koottavaksi erityiseen paikkaan.
2.2 Prosessiosasto
Integroitujen piirien valmistusprosessit jaetaan yleensä:
Etupää: Etupääprosessi viittaa yleensä laitteiden, kuten transistorien, valmistusprosessiin, joka sisältää pääasiassa eristysprosessin, portin rakenteen, lähteen ja viemärin, kosketusreiät jne.
Takaosa: Taustaprosessi viittaa pääasiassa liitäntälinjojen muodostamiseen, jotka voivat välittää sähköisiä signaaleja sirulla oleville eri laitteille, mukaan lukien pääasiassa prosesseja, kuten dielektrinen kerrostaminen liitäntälinjojen välillä, metallilinjojen muodostus ja lyijylevyjen muodostus.
Keskivaiheessa: Transistorien suorituskyvyn parantamiseksi edistyneen teknologian solmut 45 nm/28 nm jälkeen käyttävät korkean k:n hilaeristeitä ja metalliporttiprosesseja ja lisäävät korvaavia hilaprosesseja ja paikallisia yhteenliittämisprosesseja sen jälkeen, kun transistorin lähde ja viemärirakenne on valmis. Nämä prosessit ovat etupääprosessin ja taustaprosessin välissä, eikä niitä käytetä perinteisissä prosesseissa, joten niitä kutsutaan keskivaiheen prosesseiksi.
Yleensä kosketusreikien valmisteluprosessi on jakoviiva etupääprosessin ja taustaprosessin välillä.
Kosketusreikä: piikiekkoon pystysuoraan syövytetty reikä ensimmäisen kerroksen metallisen liitäntälinjan ja substraattilaitteen yhdistämiseksi. Se on täytetty metallilla, kuten volframilla, ja sitä käytetään johtamaan laiteelektrodi metalliseen liitäntäkerrokseen.
Holen läpi: Se on liitäntäreitti kahden vierekkäisen metallisen yhdysjohdon kerroksen välillä, jotka sijaitsevat kahden metallikerroksen välisessä eristekerroksessa ja on yleensä täynnä metalleja, kuten kuparia.
Laajassa merkityksessä:
Etupääprosessi: Laajassa mielessä integroitujen piirien valmistukseen tulisi sisältyä myös testaus, pakkaus ja muut vaiheet. Testaukseen ja pakkaamiseen verrattuna komponenttien ja liitäntöjen valmistus on ensimmäinen osa integroitujen piirien valmistusta, jota kutsutaan yhteisesti front-end-prosesseiksi;
Taustaprosessi: Testausta ja pakkausta kutsutaan taustaprosesseiksi.
3. Liite
SMIF: Normaali mekaaninen käyttöliittymä
AMHS: Automatisoitu materiaalinkäsittelyjärjestelmä
OHT: Nostolaitteen siirto
FOUP: Eteen avautuva Unified Pod, yksinomaan 12 tuuman (300 mm) kiekkoille
Vielä tärkeämpääSemicera voi tarjotagrafiittiosat, pehmeä/jäykkä huopa,piikarbidin osat, CVD piikarbidiosat, jaSiC/TaC-pinnoitetut osattäydellä puolijohdeprosessilla 30 päivässä.Odotamme vilpittömästi, että pääsemme pitkäaikaiseksi kumppaniksesi Kiinassa.
Postitusaika: 15.8.2024