Жартылайөткізгіштерді өндіру технологиясы

Кіріспе

Жартылай өткізгіштерді жасау процедурасы

Жартылай өткізгіш құрылғыларды жасау процесінде жартылай өткізгіш пластиналарда толыққанды электрлік немесе фотоникалық схемаларды жасау үшін көптеген қайталамалы, тізбектелген процестерден тұратын процедура болып табылады. Мысалдарға радиожиілік (RF) күшейткіштерін, жарықдиодтарды (LED), компьютерлердің оптикалық компоненттерін және компьютерлерге арналған микропроцессорларды жасау кіреді. Пластина жасау қажетті электрлік құрылымдары бар компоненттерді құру үшін қолданылады. Өндіріс орналастырулары

Негізгі процесс электр инженерлерінің схеманы жобалауымен және оның функцияларын, қажетті сигналдарды, кіріс/шығыстарды және кернеулерді анықтаумен басталады. Бұл электр схемасының сипаттамалары SPICE сияқты электр схемасын жобалау бағдарламаларына енгізіліп, содан кейін компьютерлік көмекпен жобалау бағдарламаларына ұқсас схемалық жобалау бағдарламаларына импортталады. Бұл фотомаска өндірісі үшін қабаттарды анықтау үшін қажет. Жобалау процесінің әр қадамымен схемалардың ажыратымдылығы артады, өйткені жобалау процесінің басында схемалардың масштабы микрометрдің үлесімен өлшенді. Осылайша, әрбір қадам берілген аумақта схема тығыздығын арттырады. Кремнийлі пластиналар бастапқыда таза және бос болады. Схемалар таза бөлмелерде қабаттар бойынша салынады. Біріншіден, фоторезист үлгілері микрометрлік детальдармен пластиналардың бетіне фотомаскаланады. Содан кейін пластиналар қысқа толқынды ультракүлгін сәулесіне ұшыратылады, нәтижесінде жарық түспеген аймақтар ойылып, тазартылады. Ыстық химиялық булар қажетті аймақтарға шашыратылып, жоғары температурада пісіріледі, бұл буларды қажетті аймақтарға сіңіреді. Кейбір жағдайларда, O2+ немесе O+ сияқты иондар, RF-иондық көздерді пайдалану арқылы нақты үлгілермен және белгілі бір тереңдікте имплантацияланады. Бұл қадамдар жиі жүздеген рет қайталанады, бұл қажетті схеманың және оның қосылымдарының күрделілігіне байланысты. Жаңа процестер жыл сайын осы қадамдардың әрқайсысын жақсырақ ажыратымдылықпен және жақсартылған тәсілдермен орындау үшін пайда болады, нәтижесінде пластина жасау өнеркәсібінде технология үнемі өзгеріп отырады. Жаңа технологиялар транзисторлар және микроэлектромеханикалық жүйелер (МЭМС) сияқты кішкентай беттік ерекшеліктердің тығыздығын арттырады. Бұл тығыздық артуы көбінесе Мур заңы деп аталатын тенденцияны жалғастырады. Fab – бұл осы процестер орындалатын ортақ термин. Көбінесе fab чиптерді сататын компанияға тиесілі болады, мысалы Intel, Texas Instruments немесе Freescale. Foundry – бұл жартылай өткізгіш чиптер немесе пластиналар үшінші тарап компанияларының тапсырысы бойынша жасалатын fab, мысалы Тайвань жартылай өткізгіш өндіру компаниясына (TSMC), Біріккен микроэлектроника корпорациясына (UMC), GlobalFoundries және жартылай өткізгіш өндіруші халықаралық корпорациясына (SMIC) тиесілі fab. 2013 жылы келесі буын пластина жасау орнатылысын салу құны 10 миллиард доллардан асты.

The main process begins with electrical engineers designing the circuit and defining its functions, and specifying the signals, inputs/outputs and voltages needed. These electrical circuit specifications are entered into electrical circuit design software, such as SPICE, and then imported into circuit layout programs, which are similar to ones used for computer aided design. This is necessary for the layers to be defined for photomask production. The resolution of the circuits increases rapidly with each step in design, as the scale of the circuits at the start of the design process is already being measured in fractions of micrometers. Each step thus increases circuit density for a given area. The silicon wafers start out blank and pure. The circuits are built in layers in clean rooms. First, photoresist patterns are photo masked in micrometer detail onto the wafers' surface. The wafers are then exposed to short wave ultraviolet light and the unexposed areas are thus etched away and cleaned. Hot chemical vapors are deposited on to the desired zones and baked in high heat, which permeate the vapors into the desired zones. In some cases, ions, such as O2+ or O+, are implanted in precise patterns and at a specific depth by using RF driven ion sources. These steps are often repeated many hundreds of times, depending on the complexity of the desired circuit and its connections. New processes to accomplish each of these steps with better resolution and in improved ways emerge every year, with the result of constantly changing technology in the wafer fabrication industry. New technologies result in denser packing of minuscule surface features such as transistors and micro electro mechanical systems (MEMS). This increased density continues the trend often cited as Moore's Law. A fab is a common term for where these processes are accomplished. Often the fab is owned by the company that sells the chips, such as Intel, Texas Instruments, or Freescale. A foundry is a fab at which semiconductor chips or wafers are fabricated to order for third party companies that sell the chip, such as fabs owned by Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), United Microelectronics Corporation (UMC), GlobalFoundries and Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC). In 2013 the cost of building the next generation wafer fab was over $10 billion.

WFE нарығы

Оларды тиісінше кремний пластина өндірісі жабдықтары немесе кремний пластинаның бастапқы кезеңі (жабдықтар) нарығы деп атайды, екеуі де WFE аббревиатурасын қолданады. Бұл нарық жартылай өткізгіштерді өндіретін машиналарды жасаушы компаниялардың нарығы болып табылады. 2020 жылы apexresearch link компаниясы Applied Materials, ASML, KLA Tencor, Lam Research, TEL және Dainippon Screen Manufacturing компанияларын нарық қатысушылары ретінде көрсетті. 2019 жылғы electronicsweekly.com есебі, The Information Network президенті Роберт Кастелланоға сілтеме жасай отырып, екі көшбасшы – Applied Materials және ASML компанияларының нарықтағы үлесіне назар аударды.