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半导体制造工艺中的主要设备及材料大盘点

2021-4-10 19:32| 发布者: amtbbs| 查看: 1056| 评论: 0

摘要: 半导体设备和材料是产业链的上游,是促进技术进步的关键环节。半导体设备和材料被用于许多领域,例如集成电路和LED,其中集成电路的比例和技术难度最高。01C制造过程及其所需的设备和材料半导体产品的加工主要包括晶 ...

半导体设备和材料是产业链的上游,是促进技术进步的关键环节。半导体设备和材料被用于许多领域,例如集成电路和LED,其中集成电路的比例和技术难度最高。

01

C制造过程及其所需的设备和材料

半导体产品的加工主要包括晶圆制造(前端)和封装(后端)测试。随着先进封装技术的渗透,晶圆制造和封装之间便有了一个过程。该链接称为“中端”。

由于半导体产品的处理程序很多,因此在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。在这里,我们以最复杂的晶圆制造(前路)和传统封装(后路)工艺为例,说明制造过程所需的设备和材料。

▲IC产业链

IC晶圆生产线的主要生产区域以及所需的设备和材料

晶圆生产线可分为7个独立的生产区域:扩散(热工艺),光刻(光刻),蚀刻(蚀刻),离子注入(离子注入),薄膜生长(介电沉积),抛光(CMP) 3.金属化。

这七个主要生产领域以及相关的步骤和测量都在晶圆清洗厂中进行。在这些生产区域中放置了几种半导体器件,以满足不同的需求。例如,在光刻领域,除了光刻机外,还将有配套的胶水/显影和测量设备。

▲先进的包装技术和中端技术

▲IC晶圆制造流程图

▲IC晶圆生产线的主要生产区域以及所需的设备和材料

传统包装工艺

传统的包装(后端)测试过程可以大致分为8个主要步骤:背面减薄,晶圆切割,打补丁,引线键合,成型,电镀,切割/成型和最终测试。与IC晶圆制造(前端)相比,后端封装相对简单,技术难度较低,对工艺环境,设备和材料的要求也低于晶圆制造。

▲传统包装的主要步骤以及所需的设备和材料

02

主要半导体设备及所用材料

1)氧化炉

设备功能:氧化半导体材料,提供所需的氧化气氛,实现预期的半导体氧化工艺,是半导体加工过程中必不可少的部分。

所用材料:硅片,氧气,惰性气体等

国外主要制造商:英国Thermco公司,德国Centrothermthermal Solutions GmbH Co.KG等。

国内主要制造商:七星电子,青岛富朗德,中国电子科技集团第48研究所,青岛旭光仪器设备有限公司,中国电子科技集团第45研究所等。

2)PVD(物理气相沉积)

设备功能:通过偶极溅射中平行于靶表面的闭合磁场,以及在靶表面上形成的正交电磁场,将二次电子束缚在靶表面上的特定区域,以实现高离子密度和高能量电离。将靶原子或分子以高速率溅射沉积在基板上以形成薄膜。

使用的材料:靶材,惰性气体等

国外主要制造商:美国应用材料公司,美国PVD公司,美国Vaportech公司,英国Teer公司,瑞士Platit公司,德国Cemecon公司等。

国内主要制造商:北方微电子,北京仪器厂,沉阳中科仪器,成都南光实业有限公司,中国电子科技集团公司48,核心设备有限公司等。

3) PECVD

设备功能:利用沉积室中的辉光放电使反应气体电离,从而在基板上进行化学反应,从而沉积出半导体薄膜材料。

使用的材料:特殊气体(前体,惰性气体等)。

主要国外制造商:美国的Proto Flex,日本的Tokki,日本的岛津,美国的Lam Research,荷兰的ASM International等。

国内主要制造商:北方微电子,中国电子科技集团45,北京仪器厂等。

4) MOCVD

设备功能:通过热分解反应在衬底上进行气相外延,并生长各种III-V,II-VI化合物半导体及其多种固溶体的薄单晶材料。

使用的材料:特殊气体(MO气源,惰性气体等)。

国外主要制造商:Aixtron,德国,Veeco等

国内主要制造商:中芯国际,中升光电,理想能源设备等。

5)光刻机

设备功能:将掩模上的图案转移到涂有光刻胶的基板(硅片)上,使光刻反应并为下一个处理(蚀刻或离子注入)做准备。

所需材料:光致抗蚀剂等

主要外国公司:荷兰Asmell(ASML),日本尼康,日本佳能,ABM,德国SUSS,Ultratech,奥地利EVG等。

国内主要公司:上海微电子设备(SMEE),中国电子科技集团48,中国电子科技集团45,成都光学机械研究所等。

6)胶水显影机

设备功能:与光刻机配合工作,首先将光刻胶均匀地涂在晶片上,以满足光刻机的工作要求;然后,处理通过光刻机曝光的晶片,并施加曝光的光致抗蚀剂。与紫外线发生化学反应的部分被去除或保留。

使用的材料:光刻胶,显影剂等

国外主要制造商:日本TEL,德国SUSS,奥地利EVG等

国内主要制造商:沉阳鑫源等

7)测试设备(CDSEM,OVL,AOI,膜厚等)

设备功能:通过表征半导体加工的形态和结构,检测缺陷,可以达到监控半导体加工,提高生产良率的目的。

所用材料:特殊气体等

国外主要制造商:美国KLA-Tencor,美国应用材料,日本日立,美国鲁道夫,以色列Camtek等。

国内主要公司:上海瑞丽科学仪器有限公司等

8)干蚀刻机

设备功能:在扁平电极之间施加高频电压,产生数百微米厚的离子层,放入图形,离子高速冲击图形中,实现化学反应刻蚀和物理冲击,实现半导体加工。

所用材料:特殊气体等

国外主要制造商:美国应用材料,美国林研究,韩国巨星,韩国TES等。

国内主要企业:中国微电子,北方微电子,中国电子科技集团第四十八研究所等。

9)CMP(化学机械抛光)

设备功能:通过机械研磨和化学液体溶解“腐蚀”的共同作用,对要研磨的物体(半导体)进行抛光。

所用材料:抛光液,抛光垫等

国外主要制造商:美国应用材料公司,美国Rtec公司等。

国内主要制造商:华海轻科,盛美半导体,中电45等

10)晶圆贴合机

设备功能:两个晶片相互结合,表面原子彼此反应产生共价键,这是实现3D晶片堆叠的重要设备。

所用材料:粘接胶等

国外主要制造商:德国SUSS,奥地利EVG等

国内主要制造商:苏州美图和上海微电子设备。

11)湿法工艺设备(电镀,清洁,湿法蚀刻等)

设备功能:1)电镀设备:将电镀液中的金属离子电镀到晶片表面形成金属互连; 2)清洁设备:去除晶圆表面上的残留物和污染物; 3)湿法蚀刻设备:化学蚀刻液和被蚀刻物质之间的化学反应将剥离被蚀刻物质。

所用材料:电镀液,清洗液,蚀刻液等

国外主要制造商:日本DNS,美国应用材料,美国Mattson(北京亦庄国家投资公司收购)等。

国内主要制造商:胜美半导体,上海信阳,沉阳信源,苏州西太电子等。

12)离子注入

器件功能:掺杂半导体材料表面附近的区域。

所用材料:特殊气体等

国外主要制造商:美国AMAT等

国内主要制造商:中国电子科技集团公司48,中科新等

13)晶圆测试(CP)系统

设备功能:通过探头与半导体器件焊盘的接触进行电气测试,以检查半导体性能指标是否符合设计性能要求。

使用的材料:不适用。

国外主要制造商:Advantest,Teradyne等

国内主要制造商:北京华丰测控,上海宏策,绍兴宏邦,杭州长川科技,中电45等。

14)晶圆减薄机

设备功能:通过抛光,减少了晶片的厚度。

所用材料:研磨液等

国外主要制造商:日本DISCO,日本OKAMOTO,以色列Camtek等。

国内主要生产企业:北京中电科,兰州蓝鑫高科技产业有限公司,深圳市方大磨床制造有限公司,深圳市金利力精密磨床制造有限公司,威安达磨床设备有限公司。 ,深圳华年丰科技有限公司等

15)晶圆切片机

设备功能:将晶圆切成小块。

所用材料:切丁刀,切丁液等

国外主要制造商:日本DISCO等

国内主要制造商:中国电子科技集团公司第45号,北京中电科,北京科创远光电技术有限公司,沉阳仪器技术研究院,西北机械有限公司,盛晟机电设备公司,兰州蓝鑫高科技产业有限公司,大族激光等

16)焊线机

设备功能:用导电金属线(金线)连接半导体芯片上的焊盘和引脚上的焊盘。

所用材料:金属线等

国外主要制造商:ASM Pacific等

国内主要生产企业:中国电子科技集团公司45,北京创新科技发展有限公司,北京中电科,深圳凯久自动化设备有限公司等。




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