1.Acerca de los circuitos integrados
1.1 El concepto y nacimiento de los circuitos integrados.
Circuito Integrado (IC): se refiere a un dispositivo que combina dispositivos activos como transistores y diodos con componentes pasivos como resistencias y capacitores a través de una serie de técnicas de procesamiento específicas.
Un circuito o sistema que está "integrado" en una oblea semiconductora (como el silicio o compuestos como el arseniuro de galio) de acuerdo con ciertas interconexiones del circuito y luego empaquetado en una carcasa para realizar funciones específicas.
En 1958, Jack Kilby, responsable de la miniaturización de equipos electrónicos en Texas Instruments (TI), propuso la idea de los circuitos integrados:
"Dado que todos los componentes, como condensadores, resistencias, transistores, etc., pueden fabricarse a partir de un solo material, pensé que sería posible fabricarlos en una pieza de material semiconductor y luego interconectarlos para formar un circuito completo".
El 12 y 19 de septiembre de 1958, Kilby completó la fabricación y demostración del oscilador de cambio de fase y el disparador, respectivamente, marcando el nacimiento del circuito integrado.
En 2000, Kilby recibió el Premio Nobel de Física. El Comité del Premio Nobel comentó una vez que Kilby “sentó las bases para la tecnología de la información moderna”.
La siguiente imagen muestra a Kilby y su patente de circuito integrado:
1.2 Desarrollo de la tecnología de fabricación de semiconductores.
La siguiente figura muestra las etapas de desarrollo de la tecnología de fabricación de semiconductores: 
1.3 Cadena industrial de circuitos integrados
La composición de la cadena de la industria de semiconductores (principalmente circuitos integrados, incluidos dispositivos discretos) se muestra en la figura anterior:
- Fabless: Empresa que diseña productos sin línea de producción.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, fabricante de dispositivos integrados;
- IP: Fabricante del módulo de circuito;
- EDA: Electronic Design Automatic, automatización del diseño electrónico, la empresa proporciona principalmente herramientas de diseño;
- Fundición; Fundición de obleas, que presta servicios de fabricación de chips;
- Empresas de fundición de embalaje y pruebas: prestan servicios principalmente a Fabless e IDM;
- Empresas de materiales y equipos especiales: proporcionan principalmente los materiales y equipos necesarios para las empresas fabricantes de chips.
Los principales productos fabricados con tecnología de semiconductores son los circuitos integrados y los dispositivos semiconductores discretos.
Los principales productos de circuitos integrados incluyen:
- Piezas estándar para aplicaciones específicas (ASSP);
- Unidad de microprocesador (MPU);
- Memoria
- Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC);
- Circuito analógico;
- Circuito lógico general (Circuito Lógico).
Los principales productos de dispositivos semiconductores discretos incluyen:
- Diodo;
- transistores;
- Dispositivo de alimentación;
- Dispositivo de Alto Voltaje;
- Dispositivo de microondas;
- Optoelectrónica;
- Dispositivo sensor (Sensor).
2. Proceso de fabricación de circuitos integrados
2.1 Fabricación de chips
Se pueden fabricar decenas o incluso decenas de miles de chips específicos simultáneamente en una oblea de silicio. La cantidad de chips en una oblea de silicio depende del tipo de producto y del tamaño de cada chip.
Las obleas de silicio suelen denominarse sustratos. El diámetro de las obleas de silicio ha ido aumentando a lo largo de los años, desde menos de 1 pulgada al principio hasta las 12 pulgadas (unos 300 mm) comúnmente utilizadas en la actualidad, y está experimentando una transición a 14 o 15 pulgadas.
La fabricación de chips generalmente se divide en cinco etapas: preparación de obleas de silicio, fabricación de obleas de silicio, prueba/selección de chips, ensamblaje y empaquetado, y prueba final.
(1)Preparación de oblea de silicio:
Para fabricar la materia prima, el silicio se extrae de la arena y se purifica. Mediante un proceso especial se obtienen lingotes de silicio del diámetro adecuado. Luego, los lingotes se cortan en finas obleas de silicio para fabricar microchips.
Las obleas se preparan según especificaciones específicas, como requisitos de borde de registro y niveles de contaminación.
(2)Fabricación de obleas de silicio:
También conocida como fabricación de chips, la oblea de silicio desnuda llega a la planta de fabricación de obleas de silicio y luego pasa por varios pasos de limpieza, formación de película, fotolitografía, grabado y dopaje. La oblea de silicio procesada tiene un conjunto completo de circuitos integrados grabados permanentemente en la oblea de silicio.
(3)Pruebas y selección de obleas de silicio.:
Una vez finalizada la fabricación de las obleas de silicio, estas se envían al área de prueba/clasificación, donde se prueban y prueban eléctricamente los chips individuales. Luego se separan los chips aceptables y los inaceptables y se marcan los chips defectuosos.
(4)Montaje y embalaje:
Después de la prueba/clasificación de las obleas, las obleas ingresan al paso de ensamblaje y empaque para empaquetar los chips individuales en un paquete de tubo protector. La parte posterior de la oblea se muele para reducir el espesor del sustrato.
Se coloca una película de plástico gruesa en la parte posterior de cada oblea y luego se utiliza una hoja de sierra con punta de diamante para separar las virutas de cada oblea a lo largo de las líneas de trazado en el lado frontal.
La película plástica en la parte posterior de la oblea de silicio evita que el chip de silicio se caiga. En la planta de montaje, las virutas buenas se prensan o evacuan para formar un paquete de montaje. Posteriormente, el chip se sella en una carcasa de plástico o cerámica.
(5)prueba final:
Para garantizar la funcionalidad del chip, cada circuito integrado empaquetado se prueba para cumplir con los requisitos de parámetros de características eléctricas y ambientales del fabricante. Después de las pruebas finales, el chip se envía al cliente para su montaje en una ubicación específica.
2.2 División de Procesos
Los procesos de fabricación de circuitos integrados generalmente se dividen en:
Interfaz: El proceso inicial generalmente se refiere al proceso de fabricación de dispositivos como transistores, e incluye principalmente los procesos de formación de aislamiento, estructura de compuerta, fuente y drenaje, orificios de contacto, etc.
back-end: El proceso de back-end se refiere principalmente a la formación de líneas de interconexión que pueden transmitir señales eléctricas a varios dispositivos en el chip, e incluye principalmente procesos como la deposición dieléctrica entre líneas de interconexión, la formación de líneas metálicas y la formación de almohadillas de plomo.
etapa intermedia: Para mejorar el rendimiento de los transistores, los nodos de tecnología avanzada después de 45 nm/28 nm utilizan dieléctricos de compuerta de alta k y procesos de compuerta metálica, y agregan procesos de compuerta de reemplazo y procesos de interconexión local después de preparar la fuente del transistor y la estructura de drenaje. Estos procesos se encuentran entre el proceso front-end y el proceso back-end y no se utilizan en los procesos tradicionales, por lo que se denominan procesos de etapa intermedia.
Por lo general, el proceso de preparación del orificio de contacto es la línea divisoria entre el proceso inicial y el proceso final.
Orificio de contacto: un orificio grabado verticalmente en la oblea de silicio para conectar la línea de interconexión metálica de la primera capa y el dispositivo de sustrato. Está lleno de metal como tungsteno y se utiliza para conducir el electrodo del dispositivo a la capa de interconexión metálica.
A través del agujero: Es la ruta de conexión entre dos capas adyacentes de líneas de interconexión metálicas, ubicada en la capa dieléctrica entre las dos capas metálicas, y generalmente está llena de metales como el cobre.
En sentido amplio:
Proceso inicial: En un sentido amplio, la fabricación de circuitos integrados también debería incluir pruebas, empaquetado y otros pasos. En comparación con las pruebas y el empaquetado, la fabricación de componentes e interconexiones es la primera parte de la fabricación de circuitos integrados, denominada colectivamente procesos front-end;
Proceso de fondo: Las pruebas y el empaquetado se denominan procesos de back-end.
3. Apéndice
SMIF: Interfaz mecánica estándar
AMHS: Sistema automatizado de manipulación de materiales
OHT: Transferencia con polipasto aéreo
FOUP: cápsula unificada de apertura frontal, exclusiva para obleas de 12 pulgadas (300 mm)
Más importante aún,Semicera puede proporcionarpiezas de grafito, fieltro blando/rígido,piezas de carburo de silicio, Piezas de carburo de silicio CVD, yPiezas recubiertas de SiC/TaCcon proceso semiconductor completo en 30 días.Esperamos sinceramente convertirnos en su socio a largo plazo en China.
Hora de publicación: 15 de agosto de 2024