半导体设备制造商
半导体行业涉及集成电路的设计、制造、组装和测试,而半导体主要用于数据处理、通信、消费电子、汽车和航空航天。半导体工具制造商开发和销售用于制造微电子元件的半导体晶圆工具。它们通常由多个晶圆加工站组成,围绕着一个中央自动处理单元。随着芯片变得越来越复杂,为了降低成本、提高生产力、改善过程可靠性和产品质量,必须提高自动化水平。
所有的半导体工具都由三个部件或三组部件组组成:一定数量的加工/清洗/冷却室、装卸室,以及在各腔室之间传送晶圆的机器人。每个腔室在不同的压力和不同的工艺气体或等离子体下运行,所有这些都需要精密控制。
作为领先的传感器开发商,INFICON采用最先进的技术提供大量传感器产品组合,涵盖使用半导体制造工具的数千个过程监控应用场景。我们的核心技术包括质谱法、石英晶体微天平(膜厚仪)、射频直流检测器、光学传感器、真空计和检漏器。
经证明,INFICON的产品能够提高生产力、效率、正常运行时间和产量,确保原始设备制造商(OEM)能够顺利销售设备,满足不断增长的半导体需求。
在集成电路(IC)的制造过程中,带有晶体管等元件的电子电路是在硅晶圆的表面形成的。随后,通过不同过程步骤,如沉积、光致抗腐蚀涂覆、光刻、蚀刻或离子注入,最终形成集成电路。在这些过程中,需要应对不同压力、环境气体和等离子体加工工艺,因此,精确的气体成分控制和主动监测腔室清洁度必不可少。INFICON向工具制造商提供最新的真空、质谱、射频和石英晶体监控传感器创新技术,为特定的前沿应用场景量身定制,以提高过程质量和工具正常运行时间。
硅片生产过程可分为两个阶段,即拉制单晶硅锭(直拉法),以及对硅片进行切片和抛光。
在拉制单晶硅锭时,多晶硅硅料置于石英坩埚中,而该石英坩埚置于石墨坩埚中。石墨坩埚周围放置有石墨加热器,然后一同放入拉晶室。硅料在氩气真空环境中被加热熔化,然后用籽晶慢慢拉出。就真空压力控制和真空室完整性而言,我们的真空计和检漏仪保证了高产量和高产品质量。
测量和缺陷检测对于半导体制造过程的管理来说非常重要。在半导体晶圆的整个制造过程中,约有400到600个步骤,需要耗费一到两个月的时间。如果在流程的早期出现任何缺陷,那么在随后的耗时步骤中进行的所有工作都将被浪费掉。因此,需要在半导体制造过程的关键点建立量测和缺陷检测程序,以确保能够确认和保持一定的良率。
INFICON为电子制造业提供最全面、最先进的过程控制和维护管理软件套件。事实证明,我们的解决方案通过检测和预测偏离情况、自动做出复杂决策以及提供行业领先的过程控制能力,提高了资本生产率、劳动效率和工厂的整体效率。收集正确的信息——分析正确的数据——做出正确的决定。
晶圆切割是一种后段半导体制造工艺,主要是将做好的晶圆切割成多个薄片。自动切割方法包括机械锯切和激光切割。机械锯切是用切割锯完成的,使用圆形切割刀片将晶粒切割成35毫米至0.1毫米的大小。然后使用芯片处理设备将芯片转移至芯片键合过程。单个晶粒太小太易碎,不能单独处理,需要采取保护措施,同时还需要以安全和有效的方式进行电子测试。芯片键合,也叫芯片贴装,是将裸芯片固定在封装基板上的过程。在以后的步骤中,封装基板既是微观芯片和宏观电子制造之间的桥梁,也是印刷电路板上看到的保护性芯片封装的基础。在芯片键合之后,开始引线键合,通过一根细金线将芯片上的每个焊接点与封装基板上的相应焊接点连接起来。这就形成了芯片封装内的硅芯片和外部引脚之间的电气连接。引线键合工艺适用于传统的芯片封装。例如,双列直插式封(DIP),银色引脚像虫腿一样从黑色长方形芯片上伸出来。采用塑料引线芯片载体(PLCC)封装时,芯片四面覆有导体。目前,行业内采用了一种引线键合替代方法,即倒装芯片,也就是是“倒着”安装芯片。芯片外围没有引线键合,而是在芯片的表面形成了一系列“凸点”。然后把这些凸点用作芯片和外部封装的连接点。
倒装芯片技术的优点包括:
- 相较于引线键合,芯片连接更好,因为引线会增加额外的长度、电容和电感,限制信号速度。
- 在后端半导体制造过程中,芯片和框架经粘合后密封——通过一种模制塑料化合物,或者通过密封盖连接。目前,电子制造业已开始使用硅芯片。
- 由于尺寸缩小和产量增加,真空通常用于改善后端过程。
- 就真空压力控制和真空室完整性而言,INFICON真空计和检漏仪保证了高产量和高产品质量。
半导体硅晶圆的整个制造过程中包含数千个步骤,从设计到生产可能需要三个多月。为了用晶圆生产出芯片,需要用金刚石锯将其切成多个薄片。这些所谓的“晶粒”是从直径300毫米的晶圆上切割下来的,300毫米是半导体制造中最常用的晶粒尺寸,各种芯片需要的晶粒尺寸均不同。一些尺寸的晶圆,一个可以切割成数千片芯片,而另一些晶圆只能切出几十片。
然后,芯片被放置在一个“封装基板”上。这是一种用于微芯片的底板,通过金属箔片将芯片的输入和输出信号引导到系统的其他部分。而为了关上密封盖,上面放置了一个“散热片”,即一个小小的扁平金属保护容器,里面装着冷却液,确保微芯片在运行中保持冷却。