什么是半導體?
半導體是介于導電金屬的導體和不導電的橡膠和玻璃等絕緣體之間性質的物質。多數由硅膠(Si?硅)組成。 另外,使用這種半導體的芯片(IC)和晶體管也會被成為半導體。 半導體根據不同溫度、電壓、光、不純物質的添加,具有可以控制電流的性質。 智能手機、電腦、家電、汽車等所有現代電子產品均使用有半導體,它已經成為我們生活當中不可或缺的組成部分。
什么是半導體制造工序?
半導體制造工序是指在晶圓上形成細微電子線路,最終使之成為IC芯片的一連串的生產工序。 這個制造工序大致可以分為設計、晶圓制造、前道工序和后道工序。
什么是設計工序?
在半導體的設計工序中,首先要求按照產品樣式設計線路和圖案,通過反復模擬和高效配置的檢討以后,把圖案描繪在透明的玻璃板上來制作被叫做原版的光掩模。這個光掩模在后續的前道工序中把細微的線路復刻到晶圓上必不可少。
什么是晶圓制造工序?
把用高純度的硅(Si)制作而成的圓柱狀單晶錠用鋼絲切成薄片,然后再把晶圓表面凹凸不平的表面通過研磨和拋光工序使之成為平坦且光滑的鏡面。這個晶圓就成為半導體的基板,一枚晶圓可以制作很多芯片。
什么是前道工序?
半導體制造工序中的前道工序是指為晶圓上將會配置成為很多微小芯片的地方形成精密的集成電路(IC)的一連串的步驟。根據產品樣式和設計條件不同,工序也會有所差異,但是一般會有以下工序構成。
晶圓表面氧化
將晶圓暴露在高溫的氧氣中,使其表面形成氧化膜。
薄膜沉積
晶圓表面形成所需的薄膜層。
涂膠
把高速旋轉的晶圓表面均勻涂上薄薄的光刻膠(感光劑)。當然情況也會有所不同,以下到曝光、顯影等一連串工序稱為光刻。
曝光、顯影
對晶圓表面通過光掩模和顯微鏡進行光的照射,把事先畫在光掩模上的線路模型復刻到晶圓表面。
然后,使用顯影液融解感光或者不感光的不需要的光刻膠膜。
蝕刻
去除不需要的氧化膜和薄膜。此時,殘留在光刻膠的下面的薄膜會形成。
去膠
去除殘留的光刻膠。
雜質注入
給晶圓注入離子,調整半導體的電氣特性。
平坦化(CMP)
研磨晶圓表面,使圖案的凹凸不平之處平坦化。
檢測
對在晶圓表面形成的芯片是否有電氣特性問題進行逐個檢測。
注意
工序的順序、工序的反復次數和范圍、檢測和清洗的次數等根據半導體的要求式樣不同而有所差異。
什么是后道工序?
半導體制造工序中的后道工序是把前道工序中芯片區域已經形成了集成電路的晶圓做成最終產品的完成工序。 一般有如下工序。
劃片
把前道工序形成了集成電路的晶圓用金剛石劃片刀切割成許多IC芯片。
有的是用激光進行切割。
鍵合
把被稱為引線框的金屬基板的電極和指定位置配置的芯片用非常細小的金屬鍵合線連接起來。
塑封成型
為了保護經過鍵合以后的芯片受到損傷、沖擊和灰塵等外部影響,用樹脂對其進行塑封。
檢測
通過對芯片進行功能驗證、電氣特性檢測、外觀檢測、長期壽命檢測以剔除不良品。
注意
工序的內容、順序和檢測的細節等根據半導體要求樣式不同而有所差異。
什么是半導體制造設備?
半導體制造設備是在晶圓上形成微小的線路,是為了制成半導體芯片的各種高精度設備。 主要的設備有轉移線路圖案的光刻設備、薄膜沉積的沉積設備、去除不需要薄膜的蝕刻設備、加入雜質的離子注入設備等。 在無塵車間的環境中都要求有極高加工精度。
半導體設備和齒輪
在半導體設備中,齒輪的基本功能也是一樣。KHK齒輪可以提供薄膜沉積、蝕刻、清洗等設備中需要實現移動、旋轉和開合等動作的蝸輪蝸桿、齒輪齒條等產品。 另一方面,半導體制造要求極高精度和無塵的清潔環境,所以齒輪的側隙管理、潤滑方法、磨損帶來的粉塵等課題需要克服。 特別是直接驅動晶圓和芯片的工序中一般要求納米級別的高精度,齒輪的側隙通常為毫米和微米單位,所以按照普通的方法去使用齒輪并不容易。