小王子介紹半導體制造設備原理

小王子介紹半導體制造設備原理

半導體制造設備的基本操作可分為電路設計/圖案設計、光掩模制作、前處理和后處理。

1. 電路設計/圖形設計

電路設計/圖案設計涉及設計實現所需功能的電路，并進行多次仿真以考慮有效的圖案。專用 CAD 軟件用于設計半導體器件的圖案。

2. 光掩模制作

光掩模制作是制作用于將電路圖案轉移到半導體晶圓上的模板。半導體晶片表面的晶體管和布線極其精細，通過放大將電路圖案繪制在透明玻璃板的表面上。

3. 預處理

預處理是在硅晶圓上制作芯片。有清洗、光刻、刻蝕、成膜、離子注入、平坦化等工序，這一系列操作要重復多次。

4. 后處理

后處理涉及將硅晶圓上制造的半導體芯片分成更小的碎片以完成芯片。有切割、芯片鍵合、引線鍵合、成型、檢查等多種工藝。

半導體制造設備的類型

半導體制造設備大致可分為半導體設計設備、光掩模制造設備、晶圓制造設備、晶圓加工處理設備、組裝設備、檢查設備以及半導體制造設備的相關設備。

1. 半導體設計設備

已開發出用于電路設計和圖案設計的專用CAD軟件。

2. 光掩模制造設備

光掩模也稱為玻璃干板，是電子電路元件制造過程中使用的帶有圖案原板的玻璃或石英板。光掩模制造設備是在玻璃基板上蒸鍍鉻等遮光膜，并使用激光或電子束繪制電路圖案的設備。還使用顯影設備、干蝕刻設備和檢查設備。

3、晶圓制造設備

首先，使用使用金剛石刀片的切割裝置將超高純度硅單晶錠切割成厚度。這是硅晶片。接下來，將晶圓表面拋光并放入高溫氧化爐中形成氧化膜。此外，使用抗蝕劑涂敷和顯影裝置將稱為光致抗蝕劑的感光劑涂敷到晶片的表面。

通過將縮小的光掩模圖像印刷到晶片表面上來形成電路圖案。半導體曝光設備就是用于此目的。此外，使用蝕刻和剝離設備去除不必要的氧化膜和抗蝕劑。

利用離子注入和退火設備，將硼、磷等注入晶圓中，使其成為半導體。將晶片置于等離子體裝置中，利用惰性氣體等離子體在晶片表面形成用于電極布線的鋁金屬膜。最后利用檢測設備對晶圓進行逐個芯片的測試，判斷其是良品還是不良品，完成前工序。

4、晶圓加工的加工設備

在后處理中，首先使用劃片鋸設備將晶圓切割成單獨的芯片。然后將芯片固定在引線框架上。

5、裝配設備

首先，使用固晶機設備將芯片和引線框用鍵合線連接起來。然后使用成型設備將芯片封裝在樹脂中。是為了保護。此外，使用模具將各個半導體產品從引線框架上切割并分離，并將外部引線模制成形狀。

6、檢驗設備

為了消除初始缺陷，我們在執行功能測試時執行稱為老化的加速溫度和電壓應力測試。最后還需要進行電性能測試、外部結構測試等，剔除不良品，并進行環境測試、長期壽命測試等可靠性測試。