1.درباره مدارهای مجتمع
1.1 مفهوم و تولد مدارهای مجتمع
مدار مجتمع (IC): به دستگاهی اطلاق می شود که دستگاه های فعال مانند ترانزیستورها و دیودها را با اجزای غیرفعال مانند مقاومت ها و خازن ها از طریق یک سری تکنیک های پردازش خاص ترکیب می کند.
مدار یا سیستمی که بر روی یک ویفر نیمه هادی (مانند سیلیکون یا ترکیباتی مانند آرسنید گالیم) مطابق با اتصالات مداری خاص "یکپارچه" شده و سپس برای انجام عملکردهای خاص در یک پوسته بسته بندی می شود.
در سال 1958، جک کیلبی، که مسئول کوچک سازی تجهیزات الکترونیکی در Texas Instruments (TI) بود، ایده مدارهای مجتمع را ارائه کرد:
از آنجایی که تمام اجزاء مانند خازن، مقاومت، ترانزیستور و غیره را می توان از یک ماده ساخت، من فکر کردم که می توان آنها را روی یک قطعه از مواد نیمه هادی ساخت و سپس آنها را به هم متصل کرد تا یک مدار کامل تشکیل شود.
در 12 سپتامبر و 19 سپتامبر 1958، کیلبی ساخت و نمایش نوسانگر و ماشه تغییر فاز را به ترتیب تکمیل کرد و تولد مدار مجتمع را نشان داد.
در سال 2000، کیلبی جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد. کمیته جایزه نوبل زمانی اظهار داشت که کیلبی "پایه فناوری اطلاعات مدرن را بنا نهاد."
تصویر زیر کیلبی و پتنت مدار مجتمع او را نشان می دهد:
1.2 توسعه فناوری ساخت نیمه هادی
شکل زیر مراحل توسعه فناوری ساخت نیمه هادی ها را نشان می دهد: 
1.3 زنجیره صنعت مدار مجتمع
ترکیب زنجیره صنعت نیمه هادی (عمدتا مدارهای مجتمع، از جمله دستگاه های گسسته) در شکل بالا نشان داده شده است:
- Fabless: شرکتی که محصولاتی را بدون خط تولید طراحی می کند.
- IDM: سازنده دستگاه یکپارچه، سازنده دستگاه یکپارچه؛
- IP: سازنده ماژول مدار؛
- EDA: طراحی الکترونیکی خودکار، اتوماسیون طراحی الکترونیکی، این شرکت عمدتا ابزارهای طراحی را ارائه می دهد.
- ریخته گری؛ ریخته گری ویفر، ارائه خدمات تولید تراشه؛
- شرکت های ریخته گری بسته بندی و آزمایش: عمدتاً Fabless و IDM را ارائه می دهند.
- شرکت های مواد و تجهیزات ویژه: عمدتاً مواد و تجهیزات لازم را برای شرکت های تراشه سازی تهیه می کنند.
محصولات اصلی تولید شده با استفاده از فناوری نیمه هادی مدارهای مجتمع و دستگاه های نیمه هادی گسسته هستند.
محصولات اصلی مدارهای مجتمع عبارتند از:
- قطعات استاندارد خاص برنامه (ASSP)؛
- واحد ریزپردازنده (MPU)؛
- حافظه
- مدار مجتمع ویژه برنامه (ASIC)؛
- مدار آنالوگ؛
- مدار منطقی عمومی (مدار منطقی).
محصولات اصلی دستگاه های گسسته نیمه هادی شامل:
- دیود؛
- ترانزیستور؛
- دستگاه برق؛
- دستگاه ولتاژ بالا؛
- دستگاه مایکروویو؛
- اپتوالکترونیک؛
- دستگاه حسگر (Sensor).
2. فرآیند تولید مدار مجتمع
2.1 ساخت تراشه
ده ها یا حتی ده ها هزار تراشه خاص را می توان به طور همزمان روی یک ویفر سیلیکونی ساخت. تعداد تراشه های یک ویفر سیلیکونی به نوع محصول و اندازه هر تراشه بستگی دارد.
ویفرهای سیلیکونی معمولاً بستر نامیده می شوند. قطر ویفرهای سیلیکونی در طول سال ها افزایش یافته است، از کمتر از 1 اینچ در ابتدا به 12 اینچ رایج (حدود 300 میلی متر) در حال حاضر، و در حال گذار به 14 اینچ یا 15 اینچ است.
تولید تراشه به طور کلی به پنج مرحله تقسیم می‌شود: آماده‌سازی ویفر سیلیکونی، ساخت ویفر سیلیکونی، آزمایش / چیدن تراشه، مونتاژ و بسته‌بندی و آزمایش نهایی.
(1)تهیه ویفر سیلیکونی:
برای تهیه مواد اولیه، سیلیکون از ماسه استخراج شده و خالص می شود. یک فرآیند خاص شمش های سیلیکونی با قطر مناسب تولید می کند. سپس شمش ها را به ویفرهای سیلیکونی نازک برای ساخت ریزتراشه برش می دهند.
ویفرها با مشخصات خاصی مانند الزامات لبه ثبت و سطوح آلودگی تهیه می شوند.
(2)تولید ویفر سیلیکونی:
ویفر سیلیکونی لخت که به عنوان تولید تراشه نیز شناخته می شود، به کارخانه تولید ویفر سیلیکونی می رسد و سپس مراحل مختلف تمیز کردن، تشکیل فیلم، فوتولیتوگرافی، اچینگ و دوپینگ را طی می کند. ویفر سیلیکونی فرآوری شده دارای مجموعه کاملی از مدارهای مجتمع است که به طور دائم بر روی ویفر سیلیکونی حک شده است.
(3)تست و انتخاب ویفرهای سیلیکونی:
پس از تکمیل ساخت ویفر سیلیکونی، ویفرهای سیلیکونی به منطقه آزمایش/مرتب فرستاده می‌شوند، جایی که تراشه‌های جداگانه مورد بررسی و آزمایش الکتریکی قرار می‌گیرند. سپس تراشه های قابل قبول و غیرقابل قبول مرتب می شوند و تراشه های معیوب علامت گذاری می شوند.
(4)مونتاژ و بسته بندی:
پس از تست / مرتب‌سازی ویفر، ویفرها وارد مرحله مونتاژ و بسته‌بندی می‌شوند تا تراشه‌های جداگانه را در یک بسته لوله محافظ بسته‌بندی کنند. قسمت پشتی ویفر آسیاب می شود تا ضخامت بستر کاهش یابد.
یک لایه پلاستیکی ضخیم به پشت هر ویفر متصل می شود و سپس از یک تیغه اره با نوک الماس برای جدا کردن تراشه های روی هر ویفر در امتداد خطوط اسکریپ در سمت جلو استفاده می شود.
لایه پلاستیکی پشت ویفر سیلیکونی از ریزش تراشه سیلیکونی جلوگیری می کند. در کارخانه مونتاژ، تراشه های خوب فشرده یا تخلیه می شوند تا یک بسته مونتاژ تشکیل شود. بعداً تراشه در یک پوسته پلاستیکی یا سرامیکی مهر و موم می شود.
(5)تست نهایی:
برای اطمینان از عملکرد تراشه، هر مدار مجتمع بسته بندی شده برای برآوردن الزامات پارامترهای مشخصه الکتریکی و محیطی سازنده آزمایش می شود. پس از تست نهایی، تراشه برای مونتاژ در محل اختصاصی به مشتری ارسال می شود.
2.2 بخش فرآیند
فرآیندهای تولید مدار مجتمع به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:
جلویی: فرآیند front-end عموماً به فرآیند ساخت دستگاه هایی مانند ترانزیستورها اشاره دارد که عمدتاً شامل فرآیندهای تشکیل جداسازی، ساختار دروازه، منبع و تخلیه، سوراخ های تماس و غیره است.
پایان: فرآیند back-end عمدتاً به تشکیل خطوط اتصالی اشاره دارد که می توانند سیگنال های الکتریکی را به دستگاه های مختلف روی تراشه منتقل کنند که عمدتاً شامل فرآیندهایی مانند رسوب دی الکتریک بین خطوط اتصال، تشکیل خطوط فلزی و تشکیل پد سرب می شود.
اواسط مرحله: به منظور بهبود عملکرد ترانزیستورها، گره های فناوری پیشرفته بعد از 45 نانومتر/28 نانومتر از دی الکتریک های گیت با کیفیت بالا و فرآیندهای گیت فلزی استفاده می کنند و پس از تهیه منبع ترانزیستور و ساختار تخلیه، فرآیندهای گیت جایگزین و فرآیندهای اتصال محلی را اضافه می کنند. این فرآیندها بین فرآیند front-end و فرآیند back-end قرار دارند و در فرآیندهای سنتی استفاده نمی شوند، بنابراین به آنها فرآیندهای میانی می گویند.
معمولاً، فرآیند آماده‌سازی سوراخ تماس، خط تقسیم بین فرآیند جلویی و فرآیند پشتی است.
سوراخ تماس: سوراخی که به صورت عمودی در ویفر سیلیکونی برای اتصال خط اتصال فلزی لایه اول و دستگاه زیرلایه حک شده است. با فلزی مانند تنگستن پر شده و برای هدایت الکترود دستگاه به لایه اتصال فلزی استفاده می شود.
از طریق سوراخ: مسیر اتصال بین دو لایه مجاور خطوط متقابل فلزی است که در لایه دی الکتریک بین دو لایه فلزی قرار دارد و عموماً با فلزاتی مانند مس پر می شود.
به معنای وسیع:
فرآیند جلویی: در یک مفهوم گسترده، ساخت مدار مجتمع باید شامل آزمایش، بسته بندی و مراحل دیگر نیز باشد. در مقایسه با آزمایش و بسته بندی، تولید قطعات و اتصالات متقابل اولین بخش از تولید مدارهای مجتمع هستند که در مجموع به عنوان فرآیندهای جلویی شناخته می شوند.
فرآیند Back-end: تست و بسته بندی را فرآیندهای Back-end می نامند.
3. ضمیمه
SMIF: رابط مکانیکی استاندارد
AMHS: سیستم خودکار انتقال مواد
OHT：انتقال بالابر سقفی
FOUP: غلاف یکپارچه بازکننده جلو، منحصراً برای ویفرهای 12 اینچی (300 میلی‌متری)
مهمتر از آن،Semicera می تواند ارائه دهدقطعات گرافیت، نمد نرم/سخت،قطعات کاربید سیلیکون, قطعات کاربید سیلیکون CVD، وقطعات با پوشش SiC/TaCبا فرآیند نیمه هادی کامل در 30 روز.ما صمیمانه منتظر تبدیل شدن به شریک طولانی مدت شما در چین هستیم.
زمان ارسال: اوت-15-2024