半导体制造主要设备及工艺流程

半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造(前道,Front-End)和封装(后道,Back-End)测试,随着封装技术的渗透,出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节,称为中道(Middle-End)。由于半导体产品的加工工序多,所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。

集成电路产业链

一、晶圆制造

在这里,我们以为复杂的晶圆制造(前道)和传统封装(后道)工艺为例,说明制造过程的所需要的设备和材料。

封装技术及中道(Middle-End)技术

IC晶圆制造流程

IC晶圆制造7个主要生产区域及所需设备和材料

二、封装

传统封装(后道)测试工艺可以大致分为背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋/成型和终测等8个主要步骤。与IC晶圆制造(前道)相比,后道封装相对简单,技术难度较低,对工艺环境、设备和材料的要求远低于晶圆制造。

传统封装的主要步骤及所需设备和材料

三、半导体工艺解析

半导体制造工艺是集成电路实现的手段,也是集成电路设计的基础。自从1948年晶体管发明以来,半导体器件工艺技术的发展经历了三个主要阶段:1950年采用合金法工艺,第一次生产出了实用化的合金结三极管;1955年扩散技术的采用是半导体器件制造技术的重大发展,为制造高频器件开辟了新途径;1960年平面工艺和外延技术的出现是半导体制造技术的重大变革,不但大幅度地提高了器件的频率、功率特性,改善了器件的稳定性和可靠性,而且也使半导体集成电路的工业化批量生产得以成为现实。目前平面工艺仍然是半导体器件和集成电路生产的主流工艺。

集成电路制造就是在硅片上执行一系列复杂的化学或者物理操作,简单讲,这些操作可以分为四大基本类:薄膜制作(1ayer)、刻印(pattern)、刻蚀和掺杂。这些在单个芯片上制作晶体管和加工互连线的技术综合起来就成为半导体制造工艺。

1、光刻工艺

光刻是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后,晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求,生成尺寸精确的特征图形,且在晶圆表面的位置要正确,而且与其他部件的关联也正确。通过光刻过程,在晶圆片上保留特征图形的部分。有时光刻工艺又被称为Photomasking,Masking,Photolithography或Microlithography,是半导体制造工艺中关键的。在光刻过程中产生的错误可造成图形歪曲或套准不好,终可转化为对器件的电特性产生影响

主要设备厂商:ASML、尼康、佳能、上海微电子装备SMEE

2、掺杂工艺

掺杂是将特定量的杂质通过薄膜开口引入晶圆表层的工艺过程,它有两种实现方法:热扩散(thermaldiffusion)和离子注入(implantation)。热扩散是在1000℃左右高温下发生的化学反应,晶圆暴露在一定掺杂元素气态下。扩散的简单例子就如同除臭剂从压力容器内释放到房间内。气态下的掺杂原子通过扩散化学反应迁移到暴露的晶圆表面,形成一层薄膜,在芯片应用中,热扩散也称为固态扩散,因为晶圆材料是固态的。热扩散是一个化学反应过程。而离子注入是一个物理反应过程。晶圆被放在离子注入机的一端,掺杂离子源(通常为气态)在另一端。在离子源一端,掺杂体原子被离子化(带有一定的电荷),被电场加到超高速,穿过晶圆表层。原子的动量将掺杂原子注入晶圆表层,就好像一粒子弹从枪内射入墙中。掺杂工艺的目的是在晶圆表层内建立兜形区,或是富含电子(N型)或是富含空穴(P型)。这些兜形区形成电性活跃区的PN结,在电路中的晶体管、二极管、电容器、电阻器都依靠它来工作。

3、薄膜生产工艺

在晶圆表面生成了许多的薄膜,这些薄膜可以是绝缘体、半导体或导体。它们由不同的材料组成,是使用多种工艺生长或淀积的。这些主要的工艺技术是生长二氧化硅膜和淀积不同材料的薄膜。通用的淀积技术是化学气相淀积(CVD)、蒸发和溅射。

4、热处理工艺

热处理是简单地将晶圆加热和冷却来达到特定结果的工艺。在热处理的过程中,晶圆上没有增加或减去任何物质,另外会有一些污染物和水汽从晶圆上蒸发。在离子注入工艺后会有一步重要的热处理。掺杂原子的注入所造成的晶圆损伤会被热处理修复,这称为退火,温度一般在1000℃左右。另外,金属导线在晶圆上制成后会有一步热处理。这些导线在电路的各个器件之间承载电流。为了确保良好的导电性,金属会在450℃热处理后与晶圆表面紧密熔合。热处理的第三种用途是通过加热在晶圆表面的光刻胶将溶剂蒸发掉,从而得到精确的图形。

本文摘自电子发烧友论坛

真空计:皮拉尼式、热阴极或冷阴极离子式、CDG系列,满足SEMI制程的洁净要求。

质量流量控制器:气体流量精密控制器件,满足SEMI制程抛光、响应、压力不敏感等要求,CVD系列设备。

真空泵:螺杆干式真空泵。

阀门、法兰及连接件:CF、ISO-KF、VCR等连接件,满足SEMI抛光要求。

THE END
1.半导体名词解释栅极线的宽(该尺寸的大小代表半导体工艺水平的高低)做的越小时,工艺的难度便相对提高。从 0."35um -> 0."25um -> 0."18um -> 0."15um -> 0.13um代表着每一个阶段工艺能力的提升。 7.一般的硅片(wafer)基材(substrate)可区分为N,P两种类型(type),何谓N,P-type wafer? https://m.360docs.net/doc/f46714286.html
2.半导体制造工艺流程(powerpoint98页).ppt半导体制造工艺流程(powerpoint 98页).ppt,半导体制造过程 後段(Back End) ---后工序 构装(Packaging):IC構裝依使用材料可分為陶瓷(ceramic)及塑膠(plastic)兩種,而目前商業應用上則以塑膠構裝為主。以塑膠構裝中打線接合為例,其步驟依序為晶片切割(die saw)、https://max.book118.com/html/2021/1211/8122134061004055.shtm
1.半导体工艺半导体工艺 大致的工艺流程为:晶圆加工→氧化→光刻→刻蚀→薄膜沉积→互连→测试→封测 1.晶圆加工 从提拉法制作硅锭到切割硅锭、研磨和表面抛光。 2.氧化 保护电路(漏电流)、隔离杂质。 3.光刻 从涂覆光刻胶到曝光、显影。 4.刻蚀 去除氧化层。 5.薄膜沉积...https://blog.csdn.net/weixin_53379399/article/details/143603150
2.详解半导体制造的八大步骤详解半导体制造的八大步骤 当听到“半导体”这个词时,你会想到什么?它听起来复杂且遥远,但其实已经渗透到我们生活的各个方面:从智能手机、笔记本电脑、信用卡到地铁,我们日常生活所依赖的各种物品都用到了半导体。 每个半导体产品的制造都需要数百个工艺,泛林集团将整个制造过程分为八个步骤:晶圆加工-氧化-光刻-刻蚀...http://scf.amtbbs.org/56711.html
3.一文看懂半导体工艺流程半导体制造的工艺过程由晶圆制造(Wafer Fabr ication),晶圆测试(wafer Probe/Sorting),芯片封装(Assemble),测试(Test)以及后期的成品(Finish Goods)入库所组成.https://www.tphte.com/article-item-1056.html
4.半导体制造的基本工艺流程总之,半导体测试是确保芯片质量和性能的重要环节,它能够帮助芯片制造商在芯片出厂前发现和解决问题,从而保证芯片的可靠性和性能符合规格。 以上是半导体制造的基本流程。此外,还有其他的工艺步骤,例如化学机械抛光(CMP)、离子注入、退火和金属化等,这些都是根据具体制造需要来进行的。https://m.mrchip.cn/newsDetail/3103
5.电子工艺实习报告(通用15篇)《电子工艺实习》是电子、电气类相关专业以工艺性和实践性为主的实践基础课程,是学生工程训练的重要环节。目的是让学生获得电子制造工艺的基础知识、基本技能,了解电子产品生产工艺流程,培养学生的实践能力和创新能力,在应用型人才培养的过程中占有重要地位。 https://mip.wenshubang.com/html/shixibaogao/2727667.html
6.带流程图的半导体制造步骤曝光后的步骤是在晶圆上喷洒显影剂,以去除未被图形覆盖的区域的光刻胶,使印刷电路图形显露出来。开发完成后,需要通过各种测量设备和光学显微镜进行检查,以确保电路图的绘制质量。 Ⅳ 蚀刻 在晶片上完成电路图的光刻后,通过蚀刻工艺去除多余的氧化膜,只留下半导体电路图。为此,使用液体、气体或等离子体去除未选择的部分...https://www.eepw.com.cn/zhuanlan/260867.html
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9.电子工艺实习报告通用15篇在这个实习整个过程中,我虽然只是一个配角,但我深深的感受到了同学之间友谊的真挚。在实习过程中,我熟悉了印制电路板的工艺流程、设计步骤和方法。可是我未能独立完成印制电路板图的设计,不能不说是一种遗憾。这个实习迫使我相信自己的知识尚不健全,动手设计能力有待提高。https://www.gdyjs.com/shiyongwen/shixibaogao/519519.html
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12.衬底和外延片的区别详解:工艺流程比较结构与性能分析外延片的物理性质包括其厚度、表面粗糙度、晶体完美度等;化学性质则涉及其纯度、掺杂浓度和均匀性等。外延层的高质量晶体结构和可控的掺杂特性,使其在高性能半导体器件制造中具备不可替代的优势。 C. 衬底与外延片的基本区别 1. 制造工艺的区别 衬底的制造主要通过晶体生长、切片和抛光等步骤完成,而外延片则是在衬...https://cloud.tencent.com/developer/news/1536991