半导体器件制造

半導體製程是被用于制造芯片，一种日常使用的电气和电子器件中集成电路的处理工艺。它是一系列照相和化学处理步骤，在其中电子电路逐渐形成在使用纯半导体材料制作的晶片上。

10 µm– 1971年
6 µm– 1974年
3 µm– 1977年
1.5 µm– 1982年
1 µm– 1985年
800 nm– 1989年
600 nm– 1994年
350 nm– 1995年
250 nm– 1997年
180 nm– 1999年
130 nm– 2001年
90 nm– 2004年
65 nm– 2006年
45 nm– 2008年
32 nm– 2010年
22 nm– 2012年
14 nm– 2014年
10 nm– 2017年
7 nm– 2018年
5 nm– 2020年
3 nm– ~2022年
2 nm– ~2024年
晶體管數量
NASA的Glenn研发中心無塵室

硅是今天最常用的半导体材料，其他还有各种复合半导体材料。

从一开始晶圓加工，到芯片封装測試，直到出货，通常需要6到8周，并且是在晶圓廠內完成。

晶圓
主条目：晶圓

典型的晶片是用极度纯净的硅以柴可拉斯基法、泡生法等方式长成直径12英寸（300）的单晶圆柱锭（梨形人造宝石）。这些硅碇被切成晶片大约0.75毫米厚并抛光為非常平整的表面。

一旦晶圓准备好之后，很多工艺步骤对于生产需要的半导体集成电路是必要的。总之，这些步骤可分成四组：

  • 前端工艺
  • 后端工艺
  • 测试
  • 封装

工艺

在半導體製程中，不同的生产工序可归为如下四类：沉积、清除、制作布线图案、以及电学属性的调整。

前端工艺

"前端工艺"指的是在硅上直接形成晶体管。双极二极管，mos管等

晶片测试

晶片处理高度有序化的本质增加了对不同处理步骤之间度量方法的需求。晶片测试度量设备被用于检验晶片仍然完好且没有被前面的处理步骤损坏。如果If the number of dies—the 集成电路s that will eventually become chips—当一块晶片测量失败次数超过一个预先设定的阈值时，晶片将被废弃而非继续后续的处理工艺。

步骤列表
  • IC Assembly and Testing 封装測試
    • Wafer Testing 晶片测试
      • Visual Inspection外觀檢測
      • Wafer Probing電性測試
    • FrontEnd 封裝前段
      • Wafer BackGrinding 晶背研磨
      • Wafer Mount晶圓附膜
      • Wafer Sawing晶圓切割
      • Die attachment上片覆晶
      • Wire bonding焊線
    • BackEnd 封裝後段
      • Molding模壓
      • Post Mold Cure後固化
      • De-Junk 去節
      • Plating 電鍍
      • Marking 打印
      • Trimform 成形
      • Lead Scan 檢腳
    • Final Test 終測
      • Electrical Test電性測試
      • Visual Inspection光學測試
      • Baking 烘烤

有害材料标志

许多有毒材料在制造过程中被使用。这些包括：

工人直接暴露在这些有毒物质下是致命的。通常IC制造业高度自动化能帮助降低暴露于这一类物品的风险。

历史

当线宽远高于10微米时，纯净度还不像今天的器件生产中那样至关紧要。但随着器件变得越来越集成，無塵室也变得越来越干净。今天，工廠內是加壓过滤空气，来去除哪怕那些可能留在晶片上并形成缺陷的最小的粒子。半导体制造產線裡的工人被要求穿著無塵衣来保护器件不被人类污染。

在利润增长的推动下，在1960年代半导体器件生产遍及德克萨斯州和加州乃至全世界，比如爱尔兰、以色列、日本、台灣、韩国和新加坡，且在今天已是一个全球商业。

半导体生产商的领袖大都在全世界拥有產線。英特尔，世界最大的生产商之一，以及在美其他顶级生产商包括台积电（台湾）、三星（韩国）、德州仪器（美国）、超微半导体（美国）、聯电（台灣）、东芝（日本）、NEC电子（日本）、意法半导体（欧洲）、英飞凌（欧洲）、瑞萨（日本）、索尼（日本），以及恩智浦半导体 （欧洲）在欧洲和亚洲都有自己的设备。

在2006年，在美国有大约5000家半导体和电子零件生产商，营业额达1650亿美元[1]。

参考文献
  1. Barnes报告 页面存档备份，存于“2006美国工业和市场展望”

外部链接

参见
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