半導體器件制造
編輯半導體器件制造是用于制造半導體器件的過程,通常是集成電路 (IC) 芯片,如現代計算機處理器、微控制器和存儲芯片,如日常電氣和電子設備中存在的 NAND 閃存和 DRAM。 它是光刻和化學處理步驟(如表面鈍化、熱氧化、平面擴散和結隔離)的多步驟序列,在此期間電子電路逐漸在由純半導體材料制成的晶圓上創建。 幾乎總是使用硅,但各種化合物半導體用于特殊應用。
整個制造過程需要時間,從開始到準備好裝運的封裝芯片,至少需要六到八周(僅流片,不包括電路設計),并且在高度專業化的半導體制造工廠(也稱為鑄造廠或晶圓廠)中進行。 所有制造都在潔凈室內進行,潔凈室是晶圓廠的中心部分。 在更先進的半導體設備中,例如現代 14/10/7 納米節點,制造可能需要長達 15 周的時間,11-13 周是行業平均水平。 先進制造設施中的生產是完全自動化的,并在密封的氮氣環境中進行,以提高產量(晶圓中正確運行的微芯片的百分比),自動材料處理系統負責晶圓在機器之間的運輸。 晶圓在 FOUP(特殊密封塑料盒)內運輸。 所有機器和 FOUP 都包含內部氮氣氣氛。 機器和 FOUP 內部的空氣通常比無塵室內的周圍空氣更清潔。 這種內部氣氛被稱為迷你環境。 制造廠需要大量液氮來維持生產機械和 FOUP 內部的氣氛,這些氣氛不斷被氮氣凈化。
大小
編輯特定的半導體工藝對芯片每一層特征的最小尺寸和間距有特定的規定。通常較新的半導體工藝具有更小的最小尺寸和更緊密的間距,這允許簡單的芯片縮小來降低成本和提高性能。 部分原因是晶體管密度(每平方毫米的晶體管數量)的增加。早期的半導體工藝有任意名稱,如 HMOS III、CHMOS V;后來的名稱是按尺寸命名的,如 90 nm 工藝。
根據行業標準,每一代半導體制造工藝(也稱為技術節點或工藝節點)均由工藝的最小特征尺寸指定。 技術節點,也稱為工藝技術或簡稱節點,通常由工藝晶體管柵極長度的納米(或歷史上的微米)大小表示。 然而,自 1994 年以來情況并非如此。最初晶體管柵極長度小于工藝節點名稱建議的長度(例如 350 納米節點); 然而,這種趨勢在 2009 年發生了逆轉。用于命名工藝節點的納米已成為一個營銷術語,與實際特征尺寸或晶體管密度(每平方毫米的晶體管數量)無關。 例如,Intel 之前的 10nm 工藝實際上有寬度為 7nm 的特征(FinFET 鰭的尖端),Intel 之前的 10nm 工藝在晶體管密度上與 TSMC 的 7nm 工藝相似, 而 GlobalFoundries 的 12 和 14 納米工藝具有相似的特征尺寸。
歷史
編輯20世紀
1963 年,Fairchild Semiconductor 的 Chih-Tang Sah 和 Frank Wanlass 開發了一種改進型 MOSFET 技術 CMOS。CMOS 在 1960 年代后期由 RCA 商業化。 RCA 于 1968 年將 CMOS 商業化用于其 4000 系列集成電路,從 20 μm 工藝開始,然后在接下來的幾年中逐漸擴展到 10 μm 工藝。
自 1960 年代以來,半導體設備制造從德克薩斯州和加利福尼亞州擴展到世界其他地區,包括亞洲、歐洲和中東。
21世紀
當今,半導體行業是一項全球性業務。 xxx的半導體制造商通常在世界各地設有工廠。
通和博通是xxx的無晶圓廠半導體公司之一,它們將生產外包給臺積電等公司。 他們還在不同國家/地區設有設施。
自 2009 年以來,節點已成為用于營銷目的的商業名稱,表示新一代工藝技術,與柵極長度、金屬間距或柵極間距無關。
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