半導體工業(yè)已經(jīng)超過傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)、汽車工業(yè),成為21世紀的高附加值、高科技產(chǎn)業(yè)。半導體是許多工業(yè)整機設備的核心,普遍應用于計算機、消費類電子、網(wǎng)絡通信、汽車電子等核心領域。半導體主要有四個組成部分:集成電路、光電子器材、分立器材和傳感器;集成電路是半導體工業(yè)的核心,占到了80%以上。集成電路包括邏輯芯片、存儲芯片、模擬芯片和mpu等。集成電路在性能、集成度、速度等方面的快速發(fā)展是以半導體物理、半導體器件、半導體制造工藝的發(fā)展為基礎的。
半導體業(yè)如此巨大的市場,半導體工藝設備為半導體大規(guī)模制造提供制造基礎。未來半導體器件的集成化、微型化程度必將更高,功能更強大。以下附送半導體生產(chǎn)過程中的主要設備。
1、單晶爐
設備功能:熔融半導體材料,拉單晶,為后續(xù)半導體器件制造,提供單晶體的半導體晶坯。
2、氣相外延爐
設備功能:為氣相外延生長提供特定的工藝環(huán)境,實現(xiàn)在單晶上,生長與單晶晶相具有對應關系的薄層晶體,為單晶沉底實現(xiàn)功能化做基礎準備。氣相外延即化學氣相沉積的一種特殊工藝,其生長薄層的晶體結構是單晶襯底的延續(xù),而且與襯底的晶向保持對應的關系。
3、分子束外延系統(tǒng)
設備功能:分子束外延系統(tǒng),提供在沉底表面按特定生長薄膜的工藝設備;分子束外延工藝,是一種制備單晶薄膜的技術,它是在適當?shù)囊r底與合適的條件下,沿襯底材料晶軸方向逐層生長薄膜。
4、氧化爐(VDF)
設備功能:為半導體材料進行氧化處理,提供要求的氧化氛圍,實現(xiàn)半導體預期設計的氧化處理過程,是半導體加工過程的不可缺少的一個環(huán)節(jié)。
5、低壓化學氣相淀積系統(tǒng)(LPCVD)
設備功能:把含有構成薄膜元素的氣態(tài)反應劑或液態(tài)反應劑的蒸氣及反應所需其它氣體引入LPCVD設備的反應室,在襯底表面發(fā)生化學反應生成薄膜。
6、等離子體增強化學氣相淀積系統(tǒng)(PECVD)
設備功能:在沉積室利用輝光放電,使其電離后在襯底上進行化學反應,沉積半導體薄膜材料。
7、磁控濺射臺(MSA)
設備功能:通過二極濺射中一個平行于靶表面的封閉磁場,和靶表面上形成的正交電磁場,把二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域,實現(xiàn)高離子密度和高能量的電離,把靶原子或分子高速率濺射沉積在基片上形成薄膜。
8、化學機械拋光機(CMP)
設備功能:通過機械研磨和化學液體溶解“腐蝕”的綜合作用,對被研磨體(半導體)進行研磨拋光。
9、光刻機
設備功能:在半導體基材上(硅片)表面勻膠,將掩模版上的圖形轉移光刻膠上,把器件或電路結構臨時“復制”到硅片上。
10、反應離子刻蝕系統(tǒng)(RIE)
設備功能:平板電極間施加高頻電壓,產(chǎn)生數(shù)百微米厚的離子層,放入式樣,離子高速撞擊式樣,實現(xiàn)化學反應刻蝕和物理撞擊,實現(xiàn)半導體的加工成型。
11、ICP等離子體刻蝕系統(tǒng)
設備功能:一種或多種氣體原子或分子混合于反應腔室中,在外部能量作用下(如射頻、微波等)形成等離子體,一方面等離子體中的活性基團與待刻蝕表面材料發(fā)生化學反應,生成可揮發(fā)產(chǎn)物;另一方面等離子體中的離子在偏壓的作用下被引導和加速,實現(xiàn)對待刻蝕表面進行定向的腐蝕和加速腐蝕。
12、濕法刻蝕與清洗機
設備功能:濕法刻蝕是將刻蝕材料浸泡在腐蝕液內(nèi)進行腐蝕的技術。清洗是為減少沾污,因沾污會影響器件性能,導致可靠性問題,降低成品率,這就要求在每層的下一步工藝前或下一層前須進行徹底的清洗。
13、離子注入機(IBI)
設備功能:對半導體表面附近區(qū)域進行摻雜。
14、探針測試臺
設備功能:通過探針與半導體器件的pad接觸,進行電學測試,檢測半導體的性能指標是否符合設計性能要求。
15、晶片減薄機
設備功能:通過拋磨,把晶片厚度減薄。
16、晶圓劃片機(DS)
設備功能:把晶圓,切割成小片的Die。
17、引線鍵合機(Wire Bonder)
設備功能:把半導體芯片上的Pad與管腳上的Pad,用導電金屬線(金絲)鏈接起來。
總結:中國半導體行業(yè)要實現(xiàn)從跟蹤走向引領的跨越,裝備產(chǎn)業(yè)將是重要環(huán)節(jié),其中需要更多的創(chuàng)新,才能引領中國半導體設備的發(fā)展,并推動我國芯片工藝制程和技術跨越式提升。
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