Přehled
Na polovodičovém substrátu je: množství podložek uspořádaných na okraji bloku obvodu a množství podložek rozprostírajících se od bloku obvodu k mezi podložkami Vícenásobné zapojení; více podložek je připojeno k externím vodičům zařízení s polovodičovým integrovaným obvodem a vícenásobné kabely se používají k následování toho, když je na hlavním povrchu polovodičového substrátu umístěn další blok obvodu Kabeláž připojená ke kabeláži druhého bloku obvodu je vytvořen tak, aby měl tvar, který lze připojit k vedení z druhého bloku obvodu.
Polovodičové integrované obvody jsou základními součástmi elektronických produktů a vývoj jejich průmyslové technologie přímo souvisí s úrovní rozvoje energetiky. Pokud jde o celkovou situaci, technologický pokrok polovodičového průmyslu do určité míry podpořil rozvoj vznikajících průmyslových odvětví, včetně fotovoltaického průmyslu, průmyslu polovodičového osvětlení a průmyslu plochých panelů atd., a podpořil zlepšení nabídky řetězec dodavatelských a navazujících odvětví průmyslu polovodičových integrovaných obvodů. , A do určité míry optimalizovat ekologické prostředí. Proto má posílení výzkumu a průzkumu průmyslové technologie polovodičových integrovaných obvodů důležitý praktický význam.
Opatření pro zajištění kvality
Zajištění procesu
1) Kontrola surovin. Včetně kontroly masek, chemických činidel, fotorezistu, zejména křemíkových materiálů a dalších surovin. Řízení využívá nejen tradiční metodu jediné kontroly, ale také využívá technologii statistického řízení procesu (SPC) pro klíčové suroviny, aby byla zajištěna vysoká kvalita surovin a dobrá konzistence kvality.
2) Řízení zpracovatelského zařízení. Kromě použití moderních zařízení pro procesní zpracování by měla být prováděna také běžná údržba a preventivní údržba zařízení. Současně by měly být monitorovány klíčové parametry zařízení a měly by být vytvořeny modely řízení parametrů zařízení SPC pro případ potřeby analýzy a kontroly.
3) Řízení procesu. Včetně SPC kontroly klíčových parametrů procesu, analýzy způsobilosti procesu, designu 6σ atd., při stanovení metod kontroly procesu pro klíčové aspekty procesního zpracování, jako je kontrola dírek a trhlin v oxidové vrstvě, kontrola pohyblivých kovových iontů, a kontrola stability kovových vrstev atd. Kromě toho by procesní garance měla zahrnovat také školení a hodnocení operátorů, kontrolu čistoty prostředí a zavedení pokročilých informačních systémů řízení kvality výroby.
Záruka designu
1) Konvenční technologie návrhu spolehlivosti. Včetně redundantního návrhu, návrhu snížení, analýzy citlivosti, návrhu optimalizace centrální hodnoty atd.
2) Technologie návrhu zařízení pro režimy velkých poruch. Včetně racionálního návrhu struktury zařízení, geometrických parametrů a fyzikálních parametrů hlavních poruchových režimů, jako je efekt horkého nosiče a efekt latch-up.
3) Záruka návrhu procesu pro hlavní režimy selhání. Včetně přijetí nové procesní technologie a úpravy procesních parametrů pro zlepšení spolehlivosti čipů polovodičových integrovaných obvodů.
4) Technologie počítačové simulace spolehlivosti čipů polovodičových integrovaných obvodů. Současně s návrhem obvodu se jako vstup používá struktura obvodu, rozložení a parametry spolehlivosti a spolehlivost obvodu je analyzována počítačovou simulací. Na základě výsledků analýzy lze předpovědět úroveň spolehlivosti obvodu, určit pravidla návrhu, která by měla být přijata při návrhu spolehlivosti, a nalézt slabé články ve spolehlivosti obvodu a návrhu uspořádání.
Výrobní proces
Integrovaný obvod integroval základní část mikropočítače na křemíkový čip o velikosti asi 5 mm × 5 mm, který obsahuje více než 10 000 součástek. Typický výrobní proces integrovaných obvodů je znázorněn na obrázku 1. Z obrázku 1 je vidět, že tranzistor N+PN, rezistor složený z difúzní oblasti typu P a kondenzátor složený z kapacitního odporu přechodu N+P byly současně vyrobeny na křemíkové destičce a jsou spojeny kovovým hliníkovým páskem. Spojeno dohromady. Ve skutečnosti na běžně používaném křemíkovém plátku o průměru 75 mm (který byl vyvinut na φ=125 mm až 150 mm) bude 3 000 000 takových součástek, které tvoří stovky obvodů, subsystémů nebo systémů. Prostřednictvím řady procesů, jako je oxidace, fotolitografie, difúze nebo implantace iontů, chemické napařování nebo naprašování, jsou všechny součásti celého obvodu, jejich izolace a vzory propojení kovů vyráběny na jedné destičce vrstvu po vrstvě. Nahoře tvoří trojrozměrnou síť. Najednou však lze zpracovávat desítky nebo dokonce stovky takových křemíkových plátků, takže v jedné dávce lze získat tisíce takových obvodů. Tak vysoká účinnost je právě technickým a ekonomickým důvodem rychlého rozvoje integrovaných obvodů.
Tato trojrozměrná síť může mít řadu různých funkcí obvodu a systémových funkcí v závislosti na topologické grafice a specifikacích procesu každé vrstvy. Podle určitých technologických specifikací je řízen především topologickým vzorem každé vrstvy a topologický vzor každé vrstvy je určen každou fotoleptanou maskou. Proto je návrh fotolitografické masky klíčem k výrobě integrovaných obvodů. Vychází se z funkčních požadavků systému nebo obvodu, navrhuje se podle skutečných možných parametrů procesu a je asistován počítačem při dokončení návrhu a výroby masky.
Poté, co je čip vyroben, je zkontrolován a poté jsou čipy na křemíkovém čipu jeden po druhém odříznuty a čipy, které splňují požadavky na výkon, jsou zabaleny do pláště, aby vytvořily kompletní integrovaný obvod.
Klasifikace
Pokud se integrované obvody odlišují tranzistory, které tvoří základ jejich obvodů, existují dva typy bipolárních integrovaných obvodů a integrovaných obvodů MOS. První je založen na planárních tranzistorech s bipolárním přechodem (obrázek 2) a druhý je založen na tranzistorech s efektem pole MOS. Obrázek 3 ukazuje výrobní proces typického křemíkového hradla N-kanálového integrovaného obvodu MOS. Obecně lze říci, že výhodami bipolárních integrovaných obvodů je vyšší rychlost, ale nevýhodou nižší integrace a vyšší spotřeba energie; zatímco integrované obvody MOS mají jednodušší proces, vyšší integraci a vyšší spotřebu energie díky samoizolaci zařízení MOS. Nižší, nevýhodou je pomalejší rychlost. V poslední době se ve vývoji objevila různá nová zařízení a obvodové struktury, které využívají jejich příslušných výhod a překonávají své vlastní nedostatky.
Integrované obvody jsou klasifikovány podle funkcí obvodu. Mohou existovat matematické logické obvody založené na hradlových obvodech a lineární obvody založené na zesilovačích. Druhý je pomalejší než první kvůli škodlivé interakci mezi polovodičovým substrátem a pracovními součástmi. Současně se vyvíjejí také mikrovlnné integrované obvody používané v mikrovlnách a optické integrované obvody na bázi III-V složených polovodičových laserů a vedení z optických vláken.
Kromě materiálů na bázi křemíku pro polovodičové integrované obvody je důležitým materiálem také arsenid galia. Integrované obvody vyrobené z něj jako ze základního materiálu mohou pracovat o řád vyšší než u křemíkových integrovaných obvodů. Široké vyhlídky na rozvoj.
Z pohledu celé kategorie integrovaných obvodů jsou to kromě polovodičových integrovaných obvodů tlustovrstvé obvody a tenkovrstvé obvody.
①Tlustý filmový obvod. Použitím keramiky jako substrátu jsou pasivní součástky a propojovací vodiče připraveny procesními metodami, jako je sítotisk a slinování, a poté smíchány a sestaveny se součástmi, jako jsou tranzistory, diody, čipy integrovaných obvodů a diskrétní kondenzátory.
② Obvod tenkého filmu. Je tam celý film a smíšené body. Takzvaný celovrstvý obvod označuje všechny aktivní součástky, pasivní součástky a propojovací vodiče potřebné k vytvoření kompletního obvodu, přičemž všechny jsou vyrobeny na izolačním substrátu tenkovrstvým procesem. Filmové tranzistory však mají špatný výkon a krátkou životnost, což ztěžuje jejich praktické použití. Proto tenkovrstvý obvod odkazuje hlavně na tenkovrstvý hybridní obvod. Využívá vakuové napařování a naprašování a další technologii tenkých vrstev a technologii fotolitografie k použití kovů, slitin a oxidů k výrobě rezistorů, kondenzátorů a propojení na sklokeramických nebo keramických substrátech (tloušťka filmu obecně nepřesahuje 1 mikron) a pak je sestaven s jedním nebo více tranzistorovými zařízeními a čipy integrovaných obvodů s vysokou hustotou.
Ve srovnání s monolitickými integrovanými obvody mají tlustovrstvé a tenkovrstvé obvody své vlastní charakteristiky a vzájemně se doplňují. Silnovrstvé obvody se používají hlavně v polích s vysokým výkonem; zatímco tenkovrstvé obvody se používají hlavně ve vysokofrekvenčních a vysoce přesných aplikacích. Vzájemné pronikání a kombinace technologie monolitických integrovaných obvodů a technologie hybridních integrovaných obvodů a vývoj ultrarozsáhlých a plně funkčních systémů integrovaných obvodů se staly důležitým směrem vývoje integrovaných obvodů.
Vývojový trend
Pokud jde o skutečný rozvoj technologie IC průmyslu, snížení tempa růstu integrace IC nepovede ke stagnaci mikroelektronického průmyslu. Průmysl IC může realizovat moderní vývoj z hlediska rozmanitosti produktů a výkonu produktů. Díky neustálému rozvoji průmyslu IC mohou produkty IC lépe vyhovět skutečným potřebám trhu. Průmysloví návrháři integrovaných obvodů mohou navrhovat a vyrábět produkty integrovaného obvodu na základě skutečných potřeb průmyslových zákazníků a poté uvést na trh různé produkty integrovaného obvodu a zajistit jejich funkce. Získat určitý stupeň optimalizace. Ve stejnou dobu; během rozvoje průmyslu IC je možné vyvinout úsilí ke snížení výrobních nákladů na stávající procesní zařízení, aby se podpořil vyvážený a stabilní rozvoj průmyslu IC. Z jiného pohledu přimělo zpomalení tempa růstu integrace IC vývojáře počítačových systémů a softwaru, aby měli více času a energie na studium produktů IC a zlepšení výkonu produktů IC.
V současné době je rozsah průmyslu IC v pevninské Číně relativně malý a představuje pouze malou část celosvětového průmyslu IC. Obecně platí, že čínský průmysl IC relativně zaostává za mezinárodním trhem, pokud jde o ekonomiku a technologie. Pokročilá úroveň. V posledních letech vydala Státní rada příslušné dokumenty o rozvoji průmyslu IC, které do určité míry stimulovaly domácí investice průmyslu IC, čímž podpořily zvýšení tempa růstu čínského průmyslu IC.