Yleiskatsaus
Puolijohdesubstraatilla on: useita täpliä, jotka on järjestetty piirilohkon reunaan, ja useita tyynyjä, jotka ulottuvat piirilohkosta täplien väliin. Useita johdotuksia; useat tyynyt on kytketty integroidun puolijohdepiirilaitteen ulkoisiin johtimiin, ja useita johdotuksia käytetään seuraamaan, kun toinen piirilohko on järjestetty puolijohdesubstraatin pääpinnalle. johdotus on kytketty toisen piirilohkon johdotukseen. on muotoiltu sellaiseksi, että se voidaan liittää johdotukseen toisesta piirilohkosta.
Puolijohdepiirit ovat elektroniikkatuotteiden ydinlaitteita ja niiden teollisen teknologian kehitys liittyy suoraan energiateollisuuden kehitystasoon. Kokonaistilanteen kannalta puolijohdeteollisuuden teknologinen kehitys on jossain määrin edistänyt nousevien teollisuudenalojen kehitystä, mukaan lukien aurinkosähköteollisuus, puolijohdevalaistusteollisuus ja litteiden näyttöjen teollisuus jne., ja on edistänyt tarjonnan parantamista. puolijohde-integroitujen piirien teollisuuden alku- ja loppupään ketju. , Ja optimoida ekologinen ympäristö tietyssä määrin. Siksi integroitujen puolijohdepiirien teknologian tutkimuksen ja selvittämisen vahvistamisella on tärkeä käytännön merkitys.
Laadunvarmistustoimenpiteet
Prosessin varmistus
1) Raaka-ainevalvonta. Mukaan lukien naamarit, kemialliset reagenssit, fotoresistit, erityisesti piimateriaalit ja muut raaka-aineet. Control ei käytä vain perinteistä yksittäistarkastusmenetelmää, vaan käyttää myös avainraaka-aineille tilastollista prosessinohjaustekniikkaa (SPC) varmistaakseen raaka-aineiden korkean laadun ja hyvän laadun yhtenäisyyden.
2) Prosessointilaitteiden valvonta. Edistyksellisten prosessilaitteiden käytön lisäksi laitteiden rutiinihuoltoa ja ennaltaehkäisevää huoltoa tulisi myös suorittaa. Samalla tulee seurata laitteiston keskeisiä parametreja ja tarvittaessa laatia laiteparametrien SPC-ohjausmalleja analysointia ja ohjausta varten.
3) Prosessin ohjaus. Sisältää keskeisten prosessiparametrien SPC-ohjauksen, prosessin suorituskyvyn analyysin, 6σ-suunnittelun jne., samalla kun luodaan prosessin tarkastusmenetelmiä prosessin prosessoinnin avainnäkökohtia varten, kuten oksidikerroksen reikien ja halkeamien tarkastus, liikkuvien metalli-ionien tarkastus, ja metallin tarkastus Kerrosten stabiilisuustarkastus jne. Lisäksi prosessitakuun tulisi sisältää myös toimijoiden koulutus ja arviointi, ympäristön puhtauden valvonta sekä edistyneiden tuotannon laadunhallinnan tietojärjestelmien perustaminen.
Suunnittelun takuu
1) Perinteinen luotettavuussuunnittelutekniikka. Sisältää redundantin suunnittelun, vähennyssuunnittelun, herkkyysanalyysin, keskeisen arvon optimointisuunnittelun jne.
2) Laitteen suunnittelutekniikka suuria vikatiloja varten. Sisältää laitteen rakenteen rationaalisen suunnittelun, geometriset parametrit ja fyysiset parametrit tärkeimmille vikatileille, kuten kuuman kantoaallon efektille ja salpavaikutukselle.
3) Prosessisuunnittelun takuu päävikatiloihin. Mukaan lukien uuden prosessitekniikan käyttöönotto ja prosessiparametrien säätäminen integroitujen puolijohdepiirisirujen luotettavuuden parantamiseksi.
4) Integroitujen puolijohdepiirien luotettavuuden tietokonesimulaatiotekniikka. Piirin suunnittelun yhteydessä käytetään tulona piirirakennetta, layout-layoutia ja luotettavuusominaisuuksia sekä piirin luotettavuutta analysoidaan tietokonesimulaatiolla. Analyysitulosten mukaan piirin luotettavuustaso voidaan ennustaa, määritellään luotettavuussuunnittelussa noudatettavat suunnittelusäännöt ja löydetään heikkoja yhteyksiä piirin ja layout-suunnittelun luotettavuudessa.
Valmistusprosessi
Integroitu piiri on integroinut mikrotietokoneen ydinosan noin 5 mm × 5 mm kooltaan piisirulle, joka sisältää yli 10 000 komponenttia. Integroitujen piirien tyypillinen valmistusprosessi on esitetty kuvassa 1. Kuvasta 1 voidaan nähdä, että N+PN-transistorilla, P-tyypin diffuusioalueesta koostuvassa vastuksella ja N+P-liitoskapasitanssista koostuvalla kondensaattorilla on on valmistettu piikiekolle samanaikaisesti ja ne on yhdistetty metallisella alumiininauhalla. Yhdistetty yhteen. Itse asiassa yleisesti käytetyssä piikiekossa, jonka halkaisija on 75 mm (joka on kehitetty φ=125 mm ～ 150 mm), tulee olemaan 3 000 000 tällaista komponenttia, jotka muodostavat satoja piirejä, osajärjestelmiä tai järjestelmiä. Useiden prosessien, kuten hapetuksen, fotolitografian, diffuusio- tai ioni-istutusten, kemiallisen höyrysaostushaihdutuksen tai sputteroinnin avulla kaikki koko piirin komponentit, niiden eristys ja metallien kytkentäkuviot valmistetaan yhdelle kiekolle kerros kerrokselta. Yllä, muodostaen kolmiulotteisen verkon. Tällaisia piikiekkoja voidaan kuitenkin käsitellä kymmeniä tai jopa satoja kerrallaan, joten samanlaisia piirejä voidaan saada tuhansia yhdessä erässä. Tällainen korkea hyötysuhde on juuri se tekninen ja taloudellinen syy integroitujen piirien nopealle kehitykselle.
Tässä kolmiulotteisessa verkossa voi olla useita erilaisia piiritoimintoja ja järjestelmätoimintoja kunkin kerroksen topologisesta grafiikasta ja prosessispesifikaatioista riippuen. Tiettyjen teknisten eritelmien mukaisesti sitä ohjaa pääasiassa kunkin kerroksen topologinen kuvio, ja kunkin kerroksen topologinen kuvio määräytyy kunkin valosyövytysmaskin mukaan. Siksi fotolitografiamaskin suunnittelu on avain integroitujen piirien valmistukseen. Se lähtee järjestelmän tai piirin toiminnallisista vaatimuksista, suunnittelee todellisten mahdollisten prosessiparametrien mukaan ja sitä avustaa tietokone viimeistelemään suunnittelun ja maskin valmistuksen.
Kun siru on valmistettu, se tarkastetaan ja sitten piisirun sirut leikataan yksitellen pois ja suorituskykyvaatimukset täyttävät sirut pakataan kuoreen kokonaiseksi integroiduksi piiriksi.
Luokittelu
Jos integroidut piirit erottuvat transistoreista, jotka muodostavat niiden piirien perustan, kaksinapaisia integroituja piirejä ja MOS-integroituja piirejä on kahta tyyppiä. Edellinen perustuu bipolaarisiin tasotransistoreihin (kuva 2) ja jälkimmäinen MOS-kenttätransistoreihin. Kuva 3 esittää tyypillisen piiportin N-kanavaisen MOS-integroidun piirin valmistusprosessia. Yleisesti ottaen kaksinapaisten integroitujen piirien etuja ovat nopeampi nopeus, mutta haittoja ovat alhaisempi integrointi ja suurempi virrankulutus; kun taas MOS-integroiduilla piireillä on yksinkertaisempi prosessi, suurempi integrointi ja suurempi virrankulutus MOS-laitteiden itseeristyksen ansiosta. Matalampi, haittana on, että nopeus on hitaampi. Erilaisia uusia laitteita ja piirirakenteita on viime aikoina ilmaantunut kehittämään omia etujaan ja voittamaan omia puutteitaan.
Integroidut piirit luokitellaan piirien toimintojen mukaan. Siellä voi olla hilapiireihin perustuvia matemaattisia logiikkapiirejä ja vahvistimiin perustuvia lineaarisia piirejä. Jälkimmäinen on hitaampi kuin edellinen puolijohdesubstraatin ja työkomponenttien välisen haitallisen vuorovaikutuksen vuoksi. Samaan aikaan kehitteillä on myös mikroaalloissa käytettäviä mikroaaltointegroituja piirejä sekä III-V yhdistepuolijohdelasereihin ja valokuitujohtoihin perustuvia optisia integroituja piirejä.
Integroitujen puolijohdepiirien piipohjaisten materiaalien lisäksi galliumarsenidi on myös tärkeä materiaali. Siitä perusmateriaalina tehdyt integroidut piirit voivat toimia suuruusluokkaa korkeammalla kuin pii-integroidut piirit. Laajat kehitysnäkymät.
Koko integroidun piiriluokan näkökulmasta puolijohdeintegroitujen piirien lisäksi on paksukalvopiirejä ja ohutkalvopiirejä.
①Paksukalvopiiri. Käyttämällä keramiikkaa substraattina passiiviset komponentit ja yhdistävät johdot valmistetaan prosessimenetelmillä, kuten silkkipainatuksella ja sintrauksella, ja sitten sekoitetaan ja kootaan komponenttien, kuten transistorien, diodien, integroitujen piirien sirujen ja erilliskondensaattoreiden, kanssa.
②Ohutkalvopiiri. On täysi elokuva ja sekalaisia kohtia. Ns. täyskalvopiiri tarkoittaa kaikkia aktiivisia komponentteja, passiivisia komponentteja ja kytkentäjohtimia, jotka tarvitaan täydellisen piirin muodostamiseen, jotka kaikki valmistetaan eristävälle alustalle ohutkalvoprosessilla. Kalvotransistoreilla on kuitenkin huono suorituskyky ja lyhyt käyttöikä, mikä tekee niistä vaikean käyttää käytännössä. Siksi ohutkalvopiiri viittaa pääasiassa ohutkalvohybridipiiriin. Se käyttää tyhjöhaihdutus- ja sputterointia sekä muuta ohutkalvoteknologiaa ja fotolitografiatekniikkaa metallien, metalliseosten ja oksidien valmistukseen vastusten, kondensaattoreiden ja liitäntöjen valmistukseen lasi-keraamisilla tai keraamisilla alustoilla (kalvon paksuus ei yleensä ylitä 1 mikronia), ja sitten se kootaan yhdellä tai useammalla transistorilaitteella ja integroidulla piiripiirillä suurella tiheydellä.
Monoliittisiin integroituihin piireihin verrattuna paksukalvo- ja ohutkalvopiireillä on omat ominaisuutensa ja ne täydentävät toisiaan. Paksukalvopiirejä käytetään pääasiassa suuritehoisilla aloilla; kun taas ohutkalvopiirejä käytetään pääasiassa korkeataajuisissa ja erittäin tarkoissa sovelluksissa. Monoliittisen integroidun piiritekniikan ja hybridi-integroidun piiritekniikan keskinäinen leviäminen ja yhdistäminen sekä erittäin suurikokoisten ja täysimittaisten integroitujen piirijärjestelmien kehittäminen on noussut tärkeäksi suunnaksi integroitujen piirien kehittämisessä.
Kehityssuunta
Mitä tulee IC-teollisuuden teknologian varsinaiseen kehitykseen, IC-integraation kasvuvauhdin hidastuminen ei johda mikroelektroniikkateollisuuden pysähtymiseen. IC-teollisuus voi toteuttaa nykyaikaisen kehityksen tuotteiden monimuotoisuuden ja tuotteiden suorituskyvyn suhteen. IC-teollisuuden jatkuvan kehityksen myötä IC-tuotteet voivat vastata paremmin markkinoiden todellisiin tarpeisiin. IC-alan suunnittelijat voivat suunnitella ja valmistaa IC-tuotteita alan asiakkaiden todellisten tarpeiden perusteella ja sitten tuoda markkinoille erilaisia IC-tuotteita ja varmistaa niiden toimivuuden Saavuttaa tietty optimointiaste. Samaan aikaan; IC-teollisuuden kehityksen aikana voidaan pyrkiä vähentämään olemassa olevien prosessilaitteiden valmistuskustannuksia, jotta edistettäisiin IC-teollisuuden tasapainoista ja vakaata kehitystä. Toisesta näkökulmasta IC-integraation kasvuvauhdin hidastuminen on saanut tietokonejärjestelmien ja ohjelmistojen kehittäjät jäämään enemmän aikaa ja energiaa IC-tuotteiden tutkimiseen ja IC-tuotteiden suorituskyvyn parantamiseen.
Tällä hetkellä IC-teollisuuden laajuus Manner-Kiinassa on suhteellisen pieni, ja se muodostaa vain pienen osan globaalista IC-teollisuudesta. Yleisesti ottaen Kiinan IC-teollisuus on suhteellisen jäljessä kansainvälisistä markkinoista talouden ja tekniikan suhteen. Edistynyt taso. Valtioneuvosto on viime vuosina julkaissut asiaa koskevia asiakirjoja IC-teollisuuden kehityksestä, mikä on jossain määrin stimuloinut kotimaisia IC-teollisuuden investointeja ja siten edistänyt Kiinan IC-teollisuuden kasvuvauhtia.