1. על מעגלים משולבים
1.1 הרעיון והלידה של מעגלים משולבים
מעגל משולב (IC): מתייחס למכשיר המשלב התקנים פעילים כגון טרנזיסטורים ודיודות עם רכיבים פסיביים כגון נגדים וקבלים באמצעות סדרה של טכניקות עיבוד ספציפיות.
מעגל או מערכת ש"משולבים" על גבי מוליך למחצה (כגון סיליקון או תרכובות כגון גליום ארסניד) על פי חיבורי מעגלים מסוימים ואז נארזים במעטפת לביצוע פונקציות ספציפיות.
בשנת 1958, ג'ק קילבי, שהיה אחראי למזעור הציוד האלקטרוני בטקסס אינסטרומנטס (TI), הציע את הרעיון של מעגלים משולבים:
"מכיוון שכל הרכיבים כמו קבלים, נגדים, טרנזיסטורים וכו' יכולים להיות עשויים מחומר אחד, חשבתי שאפשר לעשות אותם על פיסת חומר מוליכים למחצה ואז לחבר אותם זה לזה כדי ליצור מעגל שלם."
ב-12 בספטמבר וב-19 בספטמבר 1958 השלים קילבי את הייצור וההדגמה של המתנד וההדק להסטת פאזה, בהתאמה, המציינים את לידתו של המעגל המשולב.
בשנת 2000 זכה קילבי בפרס נובל לפיזיקה. ועדת פרס נובל העירה פעם כי קילבי "הניחה את הבסיס לטכנולוגיית מידע מודרנית".
התמונה למטה מציגה את קילבי ואת הפטנט של המעגל המשולב שלו:
1.2 פיתוח טכנולוגיית ייצור מוליכים למחצה
האיור הבא מציג את שלבי הפיתוח של טכנולוגיית ייצור מוליכים למחצה: 
1.3 שרשרת תעשיית מעגלים משולבים
ההרכב של שרשרת תעשיית המוליכים למחצה (בעיקר מעגלים משולבים, כולל מכשירים בדידים) מוצג באיור שלמעלה:
- Fabless: חברה שמעצבת מוצרים ללא פס ייצור.
- IDM: Integrated Device Manufacturer, יצרן מכשירים משולבים;
- IP: יצרן מודול מעגל;
- EDA: Electronic Design Automatic, אוטומציה של עיצוב אלקטרוני, החברה מספקת בעיקר כלי עיצוב;
- יציקה; יציקת ופלים, המספקת שירותי ייצור שבבים;
- חברות יציקה אריזה ובדיקת: משרתות בעיקר את Fabless ו-IDM;
- חברות חומרים וציוד מיוחד: מספקות בעיקר את החומרים והציוד הדרושים לחברות לייצור שבבים.
המוצרים העיקריים המיוצרים באמצעות טכנולוגיית מוליכים למחצה הם מעגלים משולבים והתקני מוליכים למחצה בדידים.
המוצרים העיקריים של מעגלים משולבים כוללים:
- חלקים סטנדרטיים ספציפיים ליישום (ASSP);
- יחידת מיקרו-מעבד (MPU);
- זיכרון
- מעגל משולב ספציפי ליישום (ASIC);
- מעגל אנלוגי;
- מעגל לוגי כללי (Logical Circuit).
המוצרים העיקריים של מכשירים בדידים מוליכים למחצה כוללים:
- דיודה;
- טרנזיסטור;
- התקן כוח;
- התקן מתח גבוה;
- מכשיר מיקרוגל;
- אופטואלקטרוניקה;
- מכשיר חיישן (חיישן).
2. תהליך ייצור מעגל משולב
2.1 ייצור שבבים
עשרות או אפילו עשרות אלפי שבבים ספציפיים יכולים להיעשות בו זמנית על פרוסת סיליקון. מספר השבבים על פרוסת סיליקון תלוי בסוג המוצר ובגודל כל שבב.
פרוסות סיליקון נקראות בדרך כלל מצעים. קוטר פרוסות הסיליקון גדל עם השנים, מפחות מ-1 אינץ' בהתחלה ל-12 אינץ' (כ-300 מ"מ) הנפוץ כעת, ועובר מעבר ל-14 אינץ' או 15 אינץ'.
ייצור שבבים מחולק בדרך כלל לחמישה שלבים: הכנת פרוסות סיליקון, ייצור פרוסות סיליקון, בדיקת/קטיף שבבים, הרכבה ואריזה ובדיקה סופית.
(1)הכנת פרוסות סיליקון:
להכנת חומר הגלם מופק סיליקון מחול ומטהרים אותו. תהליך מיוחד מייצר מטילי סיליקון בקוטר מתאים. לאחר מכן חותכים את המטילים לפרוסות סיליקון דקות להכנת שבבים.
וופלים מוכנים לפי מפרטים ספציפיים, כגון דרישות קצה רישום ורמות זיהום.
(2)ייצור פרוסות סיליקון:
ידוע גם בשם ייצור שבבים, רקיקת הסיליקון החשופה מגיעה למפעל לייצור פרוסות הסיליקון ולאחר מכן עוברת שלבי ניקוי, יצירת סרט, פוטוליטוגרפיה, תחריט וסימום שונים. לפריסת הסיליקון המעובדת יש סט שלם של מעגלים משולבים שנחרטו באופן קבוע על פרוסת הסיליקון.
(3)בדיקה ובחירת פרוסות סיליקון:
לאחר סיום ייצור פרוסות הסיליקון, פרוסות הסיליקון נשלחות לאזור הבדיקה/מיון, שם נבדקים שבבים בודדים ונבדקים חשמלית. לאחר מכן מסומנים שבבים מקובלים ובלתי מקובלים, ומסומנים שבבים פגומים.
(4)הרכבה ואריזה:
לאחר בדיקת/מיון פרוסות, הפרוסים נכנסים לשלב ההרכבה והאריזה כדי לארוז את השבבים הבודדים באריזת שפופרת מגן. הצד האחורי של הפרוסה נטחן כדי להפחית את עובי המצע.
סרט פלסטיק עבה מחובר לחלק האחורי של כל רקיק, ולאחר מכן נעשה שימוש בלהב מסור בעל קצה יהלום כדי להפריד את השבבים על כל רקיק לאורך קווי הכתב בצד הקדמי.
סרט הפלסטיק בגב פרוסת הסיליקון שומר על שבב הסיליקון לא ליפול. במפעל ההרכבה לוחצים או מפנים את השבבים הטובים ליצירת חבילת הרכבה. מאוחר יותר, השבב נאטם במעטפת פלסטיק או קרמיקה.
(5)מבחן סופי:
כדי להבטיח את הפונקציונליות של השבב, כל מעגל משולב ארוז נבדק כך שיעמוד בדרישות הפרמטרים המאפיינים החשמליים והסביבתיים של היצרן. לאחר בדיקה סופית, השבב נשלח ללקוח להרכבה במקום ייעודי.
2.2 חלוקת תהליכים
תהליכי ייצור מעגלים משולבים מחולקים בדרך כלל ל:
חזית: תהליך הקצה הקדמי מתייחס בדרך כלל לתהליך הייצור של מכשירים כגון טרנזיסטורים, כולל בעיקר תהליכי היווצרות של בידוד, מבנה שער, מקור וניקוז, חורי מגע וכו'.
אחורי: תהליך הקצה האחורי מתייחס בעיקר להיווצרות של קווי חיבור שיכולים להעביר אותות חשמליים להתקנים שונים בשבב, בעיקר כולל תהליכים כגון שיקוע דיאלקטרי בין קווי חיבור, היווצרות קווי מתכת ויצירת רפידות עופרת.
אמצע שלב: על מנת לשפר את הביצועים של טרנזיסטורים, צמתים בטכנולוגיה מתקדמת לאחר 45nm/28nm משתמשים בדיאלקטריות של שערים גבוהים ותהליכי שער מתכת, ומוסיפים תהליכי שער חלופי ותהליכי חיבור מקומיים לאחר הכנת מבנה המקור והניקוז של הטרנזיסטור. תהליכים אלו נמצאים בין תהליך הקצה הקדמי לתהליך הקצה האחורי, ואינם משמשים בתהליכים מסורתיים, ולכן הם נקראים תהליכי שלב באמצע.
בדרך כלל, תהליך הכנת חור המגע הוא הקו המפריד בין תהליך הקצה הקדמי לתהליך הקצה האחורי.
חור מגע: חור חרוט אנכית בפריסת הסיליקון לחיבור קו חיבור המתכת השכבה הראשונה והתקן המצע. הוא מלא במתכת כגון טונגסטן ומשמש להובלת אלקטרודת המכשיר אל שכבת החיבור המתכתית.
דרך חור: זהו נתיב החיבור בין שתי שכבות סמוכות של קווי חיבור מתכת, הממוקמים בשכבה הדיאלקטרית בין שתי שכבות המתכת, והוא בדרך כלל מלא במתכות כגון נחושת.
במובן הרחב:
תהליך חזיתי: במובן הרחב, ייצור מעגלים משולבים צריך לכלול גם בדיקות, אריזה ושלבים אחרים. בהשוואה לבדיקות ואריזה, ייצור רכיבים וחיבורים הם החלק הראשון של ייצור מעגלים משולבים, המכונה ביחד תהליכים חזיתיים;
תהליך אחורי: בדיקות ואריזה נקראות תהליכים אחוריים.
3. נספח
SMIF: ממשק מכני סטנדרטי
AMHS: מערכת אוטומטית להעברת חומרים
OHT: העברת הרמה מעל הראש
FOUP: Unified Pod עם פתיחה קדמית, בלעדי לפרוסות בגודל 12 אינץ' (300 מ"מ)
יותר חשוב,Semicera יכול לספקחלקי גרפיט, לבד רך/נוקשה,חלקי סיליקון קרביד, חלקי סיליקון קרביד CVD, וחלקים מצופים SiC/TaCעם תהליך מוליכים למחצה מלא תוך 30 יום.אנו מצפים בכנות להפוך לשותף שלך לטווח ארוך בסין.
זמן פרסום: 15 באוגוסט 2024