ሴሚኮንዳክተር ሂደት እና መሳሪያዎች (1/7) - የተቀናጀ የወረዳ የማምረት ሂደት

1.ስለ የተዋሃዱ ወረዳዎች

1.1 የተቀናጁ ወረዳዎች ጽንሰ-ሀሳብ እና መወለድ

የተቀናጀ ወረዳ (አይሲ)፡- እንደ ትራንዚስተሮች እና ዳዮዶች ያሉ ንቁ መሳሪያዎችን በተከታታይ የተወሰኑ የማቀነባበሪያ ቴክኒኮችን በመጠቀም እንደ ሬዚስተር እና አቅም (capacitors) ያሉ ተገብሮ ክፍሎችን የሚያጣምር መሳሪያን ያመለክታል።

ሴሚኮንዳክተር (እንደ ሲሊከን ወይም ውህዶች እንደ ጋሊየም አርሴናይድ ያሉ) በተወሰኑ የወረዳ ግንኙነቶች መሰረት ዋይፈር ላይ “የተዋሃደ” ወረዳ ወይም ሲስተም የተወሰኑ ተግባራትን ለማከናወን በሼል ውስጥ የታሸገ።

እ.ኤ.አ. በ 1958 ፣ በቴክሳስ ኢንስትሩመንትስ (ቲአይ) የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን አነስተኛነት ኃላፊነት የተሰጠው ጃክ ኪልቢ ፣ የተቀናጀ ወረዳዎችን ሀሳብ አቀረበ ።

"እንደ capacitors፣ resistors፣ transistors እና የመሳሰሉት ሁሉም ክፍሎች ከአንድ ቁስ ሊሠሩ ስለሚችሉ ሴሚኮንዳክተር ቁስ ላይ መስራት እና ከዚያም እርስ በርስ ማገናኘት የሚቻል መስሎኝ ነበር።"

በሴፕቴምበር 12 እና ሴፕቴምበር 19, 1958 ኪልቢ የተቀናጀ ዑደት መወለዱን የሚያመለክተው የክፍል-shift oscillator እና ቀስቅሴን ማምረት እና ማሳያ አጠናቅቋል።

እ.ኤ.አ. በ 2000 ኪልቢ በፊዚክስ የኖቤል ሽልማት ተሸልሟል ። የኖቤል ሽልማት ኮሚቴ በአንድ ወቅት ኪልቢ “ለዘመናዊ የመረጃ ቴክኖሎጂ መሠረት ጥሏል” ሲል አስተያየት ሰጥቷል።

ከታች ያለው ሥዕል ኪልቢን እና የተቀናጀ የወረዳ የፈጠራ ባለቤትነትን ያሳያል፡-

1.2 ሴሚኮንዳክተር የማምረቻ ቴክኖሎጂ ልማት

የሚከተለው ምስል የሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ቴክኖሎጂን የእድገት ደረጃዎች ያሳያል. 

1.3 የተቀናጀ የወረዳ ኢንዱስትሪ ሰንሰለት

የሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ሰንሰለት ጥንቅር (በተለይ የተዋሃዱ ወረዳዎች ፣ ልዩ መሳሪያዎችን ጨምሮ) ከላይ ባለው ሥዕል ላይ ይታያል ።

- ተረት፡- የምርት መስመር ሳይኖር ምርቶችን የሚቀርጽ ኩባንያ።

- IDM: የተዋሃደ መሳሪያ አምራች, የተቀናጀ መሳሪያ አምራች;

- አይፒ: የወረዳ ሞጁል አምራች;

- EDA: የኤሌክትሮኒክስ ዲዛይን አውቶማቲክ, የኤሌክትሮኒክስ ዲዛይን አውቶማቲክ, ኩባንያው በዋናነት የንድፍ መሳሪያዎችን ያቀርባል;

- መሠረተ ልማት; Wafer foundry, ቺፕ የማምረት አገልግሎቶችን መስጠት;

- የማሸግ እና የመፍቻ ኩባንያዎችን መፈተሽ: በዋናነት ፋብልስ እና አይዲኤም ማገልገል;

- ቁሳቁሶች እና ልዩ መሳሪያዎች ኩባንያዎች: በዋናነት ለቺፕ ማምረቻ ኩባንያዎች አስፈላጊ ቁሳቁሶችን እና መሳሪያዎችን ያቅርቡ.

ሴሚኮንዳክተር ቴክኖሎጂን በመጠቀም የሚመረቱ ዋና ዋና ምርቶች የተዋሃዱ ሰርኮች እና ልዩ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ናቸው።

የተዋሃዱ ወረዳዎች ዋና ምርቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

- የመተግበሪያ ልዩ መደበኛ ክፍሎች (ASSP);

- ማይክሮፕሮሰሰር ዩኒት (ኤምፒዩ);

- ማህደረ ትውስታ

- የመተግበሪያ የተወሰነ የተቀናጀ ወረዳ (ASIC);

- የአናሎግ ዑደት;

- አጠቃላይ አመክንዮ ዑደት (ሎጂካዊ ዑደት).

የሴሚኮንዳክተር discrete መሳሪያዎች ዋና ምርቶች ያካትታሉ:

- ዳዮድ;

- ትራንዚስተር;

- የኃይል መሣሪያ;

- ከፍተኛ-ቮልቴጅ መሳሪያ;

- ማይክሮዌቭ መሳሪያ;

- ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ;

- ዳሳሽ መሣሪያ (ዳሳሽ).

2. የተቀናጀ የወረዳ የማምረት ሂደት

2.1 ቺፕ ማምረት

በደርዘን የሚቆጠሩ አልፎ ተርፎም በአስር ሺዎች የሚቆጠሩ የተወሰኑ ቺፖችን በአንድ ጊዜ በሲሊኮን ዋፈር ላይ ማድረግ ይችላሉ። በሲሊኮን ዋይፋይ ላይ ያለው የቺፕስ ብዛት በምርት ዓይነት እና በእያንዳንዱ ቺፕ መጠን ይወሰናል.

የሲሊኮን ዋፍሎች አብዛኛውን ጊዜ ንጣፎች ይባላሉ. የሲሊኮን ዋፍሮች ዲያሜትር ከዓመታት እየጨመረ መጥቷል፣ መጀመሪያ ላይ ከ1 ኢንች በታች ወደ በተለምዶ ጥቅም ላይ የዋለው 12 ኢንች (300 ሚሜ አካባቢ) አሁን ወደ 14 ኢንች ወይም 15 ኢንች እየተሸጋገረ ነው።

የቺፕ ማምረቻ በአጠቃላይ በአምስት ደረጃዎች የተከፈለ ነው፡ የሲሊኮን ዋፈር ዝግጅት፣ የሲሊኮን ዋፈር ማምረቻ፣ ቺፕ ሙከራ/ማንሳት፣ መሰብሰብ እና ማሸግ እና የመጨረሻ ሙከራ።

(1)የሲሊኮን ቫፈር ዝግጅት:

ጥሬ ዕቃውን ለመሥራት, ሲሊኮን ከአሸዋ ተወስዶ ይጸዳል. አንድ ልዩ ሂደት ተስማሚ የሆነ ዲያሜትር ያለው የሲሊኮን ኢንጎት ያመነጫል. ማይክሮ ቺፖችን ለመሥራት እንቁላሎቹ በቀጭኑ የሲሊኮን ማሰሪያዎች ተቆርጠዋል።

ዋፍሮች እንደ የምዝገባ ጠርዝ መስፈርቶች እና የብክለት ደረጃዎች ላሉ ልዩ ዝርዝሮች ይዘጋጃሉ።

(2)የሲሊኮን ዋፈር ማምረት:

ቺፕ ማኑፋክቸሪንግ በመባልም የሚታወቀው ባዶው የሲሊኮን ዋፈር ወደ ሲሊከን ዋፈር ማምረቻ ፋብሪካ ይደርሳል ከዚያም በተለያዩ የጽዳት፣የፊልም አፈጣጠር፣የፎቶሊተግራፊ፣የማሳከክ እና የዶፒንግ ደረጃዎችን ያልፋል። የተሰራው የሲሊኮን ዋፈር በሲሊኮን ዋፈር ላይ በቋሚነት የተቀረጸ ሙሉ የተቀናጁ ወረዳዎች አሉት።

(3)የሲሊኮን ዋፍሎችን መሞከር እና መምረጥ:

የሲሊኮን ዌፈር ማምረት ከተጠናቀቀ በኋላ የሲሊኮን ዋይፋሪዎች ወደ መሞከሪያው / መደርደር ቦታ ይላካሉ, ነጠላ ቺፖችን ይመረምራሉ እና በኤሌክትሪክ ይሞከራሉ. ተቀባይነት ያላቸው እና ተቀባይነት የሌላቸው ቺፖችን ይለያሉ, እና የተበላሹ ቺፕስ ምልክት ይደረግባቸዋል.

(4)መገጣጠም እና ማሸግ:

የዋፈር ፍተሻ/መደርደር ከተጠናቀቀ በኋላ ሾጣዎቹ ወደ መገጣጠሚያው እና ወደ ማሸጊያው ደረጃ ይገባሉ የነጠላ ቺፖችን በመከላከያ ቱቦ ፓኬጅ ውስጥ ለማሸግ። የንጥረቱን ውፍረት ለመቀነስ የቫፈርው የኋላ ክፍል መሬት ነው.

አንድ ወፍራም የፕላስቲክ ፊልም በእያንዳንዱ ዋፈር ጀርባ ላይ ተያይዟል, ከዚያም በአልማዝ ጫፍ ላይ የተለጠፈ የእንጨት መሰንጠቂያ በእያንዳንዱ ዋፈር ላይ ያሉትን ቺፖችን ከፊት በኩል ባለው የፀሐፊነት መስመሮች ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል.

በሲሊኮን ዋፈር ጀርባ ላይ ያለው የፕላስቲክ ፊልም የሲሊኮን ቺፕ እንዳይወድቅ ይከላከላል. በመሰብሰቢያ ፋብሪካ ውስጥ ጥሩ ቺፖችን ተጭነው ወይም ተሰብስበው እንዲወጡ ይደረጋል. በኋላ, ቺፑ በፕላስቲክ ወይም በሴራሚክ ሽፋን ውስጥ ይዘጋል.

(5)የመጨረሻ ፈተና:

የቺፑን ተግባራዊነት ለማረጋገጥ እያንዳንዱ የታሸገ የተቀናጀ ዑደት የአምራቹን የኤሌክትሪክ እና የአካባቢ ባህሪ መለኪያ መስፈርቶችን ለማሟላት ይሞክራል። ከመጨረሻው ሙከራ በኋላ ቺፕው በልዩ ቦታ እንዲሰበሰብ ለደንበኛው ይላካል።

2.2 የሂደቱ ክፍል

የተዋሃዱ የወረዳ ማምረት ሂደቶች በአጠቃላይ ይከፈላሉ-

የፊት-መጨረሻየፊት-ፍፃሜ ሂደት በአጠቃላይ እንደ ትራንዚስተሮች ያሉ መሳሪያዎችን የማምረት ሂደትን ይመለከታል ፣ በተለይም የመገለል ሂደትን ፣ የበሩን መዋቅር ፣ ምንጭ እና የፍሳሽ ማስወገጃ ፣ የግንኙነት ቀዳዳዎችን ፣ ወዘተ.

የኋላ-መጨረሻየኋለኛው መጨረሻ ሂደት በዋናነት በቺፑ ላይ የኤሌክትሪክ ምልክቶችን ወደ ተለያዩ መሳሪያዎች የሚያስተላልፍ የግንኙነት መስመሮች መፈጠርን የሚያመለክት ሲሆን በዋናነትም እንደ መገናኛ መስመሮች መካከል እንደ ዳይኤሌክትሪክ ክምችት፣ የብረት መስመር ዝርጋታ እና የእርሳስ ፓድ መፈጠርን የመሳሰሉ ሂደቶችን ያጠቃልላል።

መካከለኛ ደረጃየትራንዚስተሮችን አፈፃፀም ለማሻሻል ከ45nm/28nm በኋላ የተራቀቁ የቴክኖሎጂ ኖዶች ከፍተኛ-k ጌት ዳይኤሌክትሪክ እና የብረት በር ሂደቶችን ይጠቀማሉ እና የትራንዚስተር ምንጭ እና የፍሳሽ ማስወገጃ መዋቅር ከተዘጋጀ በኋላ ምትክ የበር ሂደቶችን እና የአካባቢያዊ ትስስር ሂደቶችን ይጨምራሉ። እነዚህ ሂደቶች በፊት-መጨረሻ ሂደት እና ከኋላ-መጨረሻ ሂደት መካከል ናቸው, እና ባህላዊ ሂደቶች ውስጥ ጥቅም ላይ አይደሉም, ስለዚህ መካከለኛ-ደረጃ ሂደቶች ይባላሉ.

ብዙውን ጊዜ የግንኙነት ቀዳዳ ዝግጅት ሂደት ከፊት-መጨረሻ ሂደት እና ከኋላ-መጨረሻ ሂደት መካከል ያለው የመከፋፈል መስመር ነው.

የእውቂያ ጉድጓድየመጀመሪያው-ንብርብር የብረት ማያያዣ መስመር እና የ substrate መሣሪያውን ለማገናኘት በሲሊኮን ዋፈር ውስጥ በአቀባዊ የተቀረጸ ቀዳዳ። እንደ ቱንግስተን በመሳሰሉት ብረቶች የተሞላ እና የመሳሪያውን ኤሌክትሮዲን ወደ የብረት ማያያዣ ንብርብር ለመምራት ይጠቅማል.

በሆል በኩልበሁለቱ የብረት ማያያዣ መስመሮች መካከል ባለው የዲኤሌክትሪክ ሽፋን ውስጥ የሚገኘው እና በአጠቃላይ እንደ መዳብ ባሉ ብረቶች የተሞላው በሁለት ተያያዥ የብረት ትስስር መስመሮች መካከል ያለው የግንኙነት መንገድ ነው.

ሰፋ ባለ መልኩ፡-

የፊት-መጨረሻ ሂደት: በሰፊው ትርጉም የተቀናጀ የወረዳ ማምረቻ ፈተናን፣ ማሸግ እና ሌሎች ደረጃዎችን ማካተት አለበት። ከሙከራ እና ከማሸግ ጋር ሲነፃፀሩ አካል እና ትስስር ማምረቻ የተቀናጀ የወረዳ ማምረቻ የመጀመሪያ ክፍል ናቸው ፣ በጥቅሉ የፊት-መጨረሻ ሂደቶች ተብለው ይጠራሉ ።

የኋላ-መጨረሻ ሂደት: መሞከር እና ማሸግ የኋላ-መጨረሻ ሂደቶች ይባላሉ.

3. አባሪ

SMIF፡- መደበኛ መካኒካል በይነገጽ

AMHS፡ አውቶማቲክ የቁሳቁስ አያያዝ ስርዓት

OHT፡ ከራስጌ ማንሻ ማስተላለፍ

FOUP፡ የፊት መክፈቻ የተዋሃደ ፖድ፣ ለ12 ኢንች (300ሚሜ) ዋይፋዎች ብቻ።

ከሁሉም በላይ፣ሴሚሴራ ማቅረብ ይችላል።ግራፋይት ክፍሎች, ለስላሳ / ግትር ስሜት,የሲሊኮን ካርቦይድ ክፍሎች, ሲቪዲ የሲሊኮን ካርቦይድ ክፍሎች, እናSiC/TaC የተሸፈኑ ክፍሎችበ 30 ቀናት ውስጥ ከሙሉ ሴሚኮንዳክተር ሂደት ጋር።በቻይና የረጅም ጊዜ አጋርዎ ለመሆን በቅንነት እንጠባበቃለን።