什么是半导体?

半导体是介于导电金属的导体和不导电的橡胶和玻璃等绝缘体之间性质的物质。多数由硅胶(Si・硅)组成。 另外,使用这种半导体的芯片(IC)和晶体管也会被成为半导体。 半导体根据不同温度、电压、光、不纯物质的添加,具有可以控制电流的性质。 智能手机、电脑、家电、汽车等所有现代电子产品均使用有半导体,它已经成为我们生活当中不可或缺的组成部分。
什么是半导体制造工序?
半导体制造工序是指在晶圆上形成细微电子线路,最终使之成为IC芯片的一连串的生产工序。 这个制造工序大致可以分为设计、晶圆制造、前道工序和后道工序。
什么是设计工序?
在半导体的设计工序中,首先要求按照产品样式设计线路和图案,通过反复模拟和高效配置的检讨以后,把图案描绘在透明的玻璃板上来制作被叫做原版的光掩模。这个光掩模在后续的前道工序中把细微的线路复刻到晶圆上必不可少。
什么是晶圆制造工序?
把用高纯度的硅(Si)制作而成的圆柱状单晶锭用钢丝切成薄片,然后再把晶圆表面凹凸不平的表面通过研磨和抛光工序使之成为平坦且光滑的镜面。这个晶圆就成为半导体的基板,一枚晶圆可以制作很多芯片。
什么是前道工序?
半导体制造工序中的前道工序是指为晶圆上将会配置成为很多微小芯片的地方形成精密的集成电路(IC)的一连串的步骤。根据产品样式和设计条件不同,工序也会有所差异,但是一般会有以下工序构成。
晶圆表面氧化
将晶圆暴露在高温的氧气中,使其表面形成氧化膜。
薄膜沉积
晶圆表面形成所需的薄膜层。
涂胶
把高速旋转的晶圆表面均匀涂上薄薄的光刻胶(感光剂)。当然情况也会有所不同,以下到曝光、显影等一连串工序称为光刻。
曝光、显影
对晶圆表面通过光掩模和显微镜进行光的照射,把事先画在光掩模上的线路模型复刻到晶圆表面。
然后,使用显影液融解感光或者不感光的不需要的光刻胶膜。
蚀刻
去除不需要的氧化膜和薄膜。此时,残留在光刻胶的下面的薄膜会形成。
去胶
去除残留的光刻胶。
杂质注入
给晶圆注入离子,调整半导体的电气特性。
平坦化(CMP)
研磨晶圆表面,使图案的凹凸不平之处平坦化。
检测
对在晶圆表面形成的芯片是否有电气特性问题进行逐个检测。
注意
工序的顺序、工序的反复次数和范围、检测和清洗的次数等根据半导体的要求式样不同而有所差异。
什么是后道工序?
半导体制造工序中的后道工序是把前道工序中芯片区域已经形成了集成电路的晶圆做成最终产品的完成工序。 一般有如下工序。
划片
把前道工序形成了集成电路的晶圆用金刚石划片刀切割成许多IC芯片。
有的是用激光进行切割。
键合
把被称为引线框的金属基板的电极和指定位置配置的芯片用非常细小的金属键合线连接起来。
塑封成型
为了保护经过键合以后的芯片受到损伤、冲击和灰尘等外部影响,用树脂对其进行塑封。
检测
通过对芯片进行功能验证、电气特性检测、外观检测、长期寿命检测以剔除不良品。
注意
工序的内容、顺序和检测的细节等根据半导体要求样式不同而有所差异。
什么是半导体制造设备?
半导体制造设备是在晶圆上形成微小的线路,是为了制成半导体芯片的各种高精度设备。 主要的设备有转移线路图案的光刻设备、薄膜沉积的沉积设备、去除不需要薄膜的蚀刻设备、加入杂质的离子注入设备等。 在无尘车间的环境中都要求有极高加工精度。
半导体设备和齿轮
在半导体设备中,齿轮的基本功能也是一样。KHK齿轮可以提供薄膜沉积、蚀刻、清洗等设备中需要实现移动、旋转和开合等动作的蜗轮蜗杆、齿轮齿条等产品。 另一方面,半导体制造要求极高精度和无尘的清洁环境,所以齿轮的侧隙管理、润滑方法、磨损带来的粉尘等课题需要克服。 特别是直接驱动晶圆和芯片的工序中一般要求纳米级别的高精度,齿轮的侧隙通常为毫米和微米单位,所以按照普通的方法去使用齿轮并不容易。