小王子介绍半导体制造设备原理

半导体制造设备的基本操作可分为电路设计/图案设计、光掩模制作、前处理和后处理。

1. 电路设计/图形设计

电路设计/图案设计涉及设计实现所需功能的电路，并进行多次仿真以考虑有效的图案。专用 CAD 软件用于设计半导体器件的图案。

2. 光掩模制作

光掩模制作是制作用于将电路图案转移到半导体晶圆上的模板。半导体晶片表面的晶体管和布线极其精细，通过放大将电路图案绘制在透明玻璃板的表面上。

3. 预处理

预处理是在硅晶圆上制作芯片。有清洗、光刻、刻蚀、成膜、离子注入、平坦化等工序，这一系列操作要重复多次。

4. 后处理

后处理涉及将硅晶圆上制造的半导体芯片分成更小的碎片以完成芯片。有切割、芯片键合、引线键合、成型、检查等多种工艺。

半导体制造设备的类型

半导体制造设备大致可分为半导体设计设备、光掩模制造设备、晶圆制造设备、晶圆加工处理设备、组装设备、检查设备以及半导体制造设备的相关设备。

1. 半导体设计设备

已开发出用于电路设计和图案设计的专用CAD软件。

2. 光掩模制造设备

光掩模也称为玻璃干板，是电子电路元件制造过程中使用的带有图案原板的玻璃或石英板。光掩模制造设备是在玻璃基板上蒸镀铬等遮光膜，并使用激光或电子束绘制电路图案的设备。还使用显影设备、干蚀刻设备和检查设备。

3、晶圆制造设备

首先，使用使用金刚石刀片的切割装置将超高纯度硅单晶锭切割成厚度。这是硅晶片。接下来，将晶圆表面抛光并放入高温氧化炉中形成氧化膜。此外，使用抗蚀剂涂敷和显影装置将称为光致抗蚀剂的感光剂涂敷到晶片的表面。

通过将缩小的光掩模图像印刷到晶片表面上来形成电路图案。半导体曝光设备就是用于此目的。此外，使用蚀刻和剥离设备去除不必要的氧化膜和抗蚀剂。

利用离子注入和退火设备，将硼、磷等注入晶圆中，使其成为半导体。将晶片置于等离子体装置中，利用惰性气体等离子体在晶片表面形成用于电极布线的铝金属膜。最后利用检测设备对晶圆进行逐个芯片的测试，判断其是良品还是不良品，完成前工序。

4、晶圆加工的加工设备

在后处理中，首先使用划片锯设备将晶圆切割成单独的芯片。然后将芯片固定在引线框架上。

5、装配设备

首先，使用固晶机设备将芯片和引线框用键合线连接起来。然后使用成型设备将芯片封装在树脂中。是为了保护。此外，使用模具将各个半导体产品从引线框架上切割并分离，并将外部引线模制成形状。

6、检验设备

为了消除初始缺陷，我们在执行功能测试时执行称为老化的加速温度和电压应力测试。最后还需要进行电性能测试、外部结构测试等，剔除不良品，并进行环境测试、长期寿命测试等可靠性测试。