半导体器件制造

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半导体工艺
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
晶体管数量
NASA的Glenn研发中心无尘室

半导体制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芯片上。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。从一开始晶圆加工，到芯片封装测试，直到出货，通常需要6到8周，并且是在晶圆厂内完成。

晶圆

主条目：晶圆

典型的芯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毫米）的单晶圆柱锭（梨形人造宝石）。这些硅碇被切成芯片大约0.75毫米厚并抛光为非常平整的表面。

一旦晶圆准备好之后，很多任务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

在半导体制程中，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

二氧化硅

金属层

互联

芯片测试

芯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。芯片测试度量设备被用于检验芯片仍然完好且没有被前面的处理步骤损坏。当一块芯片测量失败次数超过一个预先设定的阈值时，芯片将被废弃而非继续后续的处理工艺。

器件测试

封装

步骤列表

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，无尘室也变得越来越干净。今天，工厂内是加压过滤空气，来去除哪怕那些可能留在芯片上并形成缺陷的最小的粒子。半导体制造产线里的工人被要求穿着无尘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得克萨斯州和加州乃至全世界，比如爱尔兰、以色列、日本、中国台湾、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产线。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）、得州仪器（美国）、超微半导体（美国）、联电（台湾）、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 “2006美国工业和市场展望”

外部链接

参见

半导体封装
二极管
晶体管
单列式
双列式
四排式
栅数组式
晶圆
相关主题
备注：通常一种封装会包含数个或数种电路模块，例如使用晶体管封装的电子稳压器。
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