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技術(shù)專(zhuān)題
前端電子制造：流程，挑戰和改進(jìn)
什么是前端電子制造
前端電子制造是指半導體制造過(guò)程的一部分。每個(gè)半導體電子器件，例如微控制器，邏輯IC甚至是簡(jiǎn)單的MOSFET晶體管，都是通過(guò)一系列過(guò)程生產(chǎn)的，然后才以我們熟悉的尺寸交付。
前端電子制造是指晶圓的制造和探測過(guò)程，而后端制造則是將晶圓切割，組裝并包裝到不同封裝中的過(guò)程。然后，半導體采用QFP，SOP，SOIC以及PCB設計中使用的其他常見(jiàn)形狀的形狀。
在半導體工廠(chǎng)中，前端電子制造是通過(guò)摻雜半導體晶圓開(kāi)始的。該過(guò)程將絕緣硅上的某些區域變成導電區域。摻雜通常是通過(guò)在稱(chēng)為擴散的過(guò)程中在爐中的硅芯片上引入摻雜氣體來(lái)完成的?？商娲?，可以通過(guò)將電子束投射到硅管芯上的離子注入來(lái)進(jìn)行摻雜。
硅芯片也要經(jīng)歷光掩膜的過(guò)程，其中某些區域被紫外線(xiàn)曝光掩蓋。最終用溶劑蝕刻掉未保護的區域。金屬沉積是前端制造過(guò)程的一部分，在該過(guò)程中，金屬原子被投射到硅表面上以形成金屬薄層。
經(jīng)過(guò)一系列上述過(guò)程之后，在稱(chēng)為備用的過(guò)程中減小了晶片的厚度。然后，晶圓探測開(kāi)始驗證管芯和制造過(guò)程的功能。通過(guò)探針測試的晶圓模具將被發(fā)送到后端制造。
前端電子制造中的挑戰
半導體制造不是在游戲。為了交付功能性硅晶片，制造商面臨挑戰。光罩室的空氣質(zhì)量遠遠超過(guò)手術(shù)室中的空氣質(zhì)量。在立方英尺的空氣中，如果存在超過(guò)1個(gè)0.5微米的粒子，則對于制造過(guò)程而言是不令人滿(mǎn)意的。
前端電子設備制造的另一個(gè)障礙是靜電荷的出現。以ESD的形式，電荷可能會(huì )通過(guò)吸入附近的異物來(lái)污染芯片。ESD也可能在前端制造過(guò)程中或之后損壞晶圓。這種情況會(huì )降低制造業(yè)的產(chǎn)量。
物流問(wèn)題也影響制造商，因為前端流程通常比后端流程慢。這將導致庫存計劃中的問(wèn)題，并可能導致超支。
改善前端電子制造
對于制造商而言，良率是至關(guān)重要的數字，并且已經(jīng)采取了各種策略來(lái)提高前端制造的效率。IoT在工業(yè)4.0中的引入利用了數據，使制造商能夠更好地檢測過(guò)程線(xiàn)中的故障。通過(guò)在不同的過(guò)程點(diǎn)放置用于不同參數的傳感器，制造商可以更好地控制分析并提高產(chǎn)量。
使用機器以很大程度地減少人與人之間的互動(dòng)以及安裝更好的空氣循環(huán)系統也減少了對晶片的污染。IC設計人員還需要應對半導體縮小的挑戰，在這些挑戰中，諸如信號完整性，更小的節點(diǎn)和泄漏等因素可能會(huì )影響制造工藝。