什么是半导体制造设备？

  半导体制造设备是用于制造晶体管和集成电路所用的半导体的设备。

半导体用于许多电子设备，不仅包括个人电脑和智能手机，还包括云服务和数据中心。半导体技术正在经历创新，重点是信息存储、数值计算、逻辑值运算以及这些过程所需的速度、能源效率和节省空间。

用于制造这些半导体的设备必须快速进步，才能跟上半导体性能和技术创新的不断提高。

半导体制造设备的应用

半导体制造设备，顾名思义，就是用来制造半导体的。主要的半导体元件包括晶体管和二极管，它们是用于电气控制的单个元件，例如设备中的电流的流动和方向、处理设备程序等数据计算的CPU以及存储程序和其他数据的存储器。

此外，相机中使用CMOS图像传感器，半导体制造设备对于生产这些传感器非常有用。

半导体制造设备原理

半导体制造设备的基本作业可分为电路设计、图案设计、光罩制作、前处理、后处理。

1.电路设计及图样设计

电路和模式设计涉及设计实现所需功能的电路，然后运行多次模拟以找到有效的模式。采用专用CAD软件进行半导体器件的图案设计。

2. 光掩模制作

光掩模生产涉及创建用于将电路图案转移到半导体晶片上的母版。由于半导体晶圆表面的晶体管及布线极其细微，因此需要将电路图案放大绘制在透明玻璃板表面。

3. 前端流程

前端工艺涉及在硅晶片上制造芯片。其工艺包括清洗、光刻、蚀刻、成膜、离子注入、平坦化，这一系列步骤重复多次。

4. 后期处理

后续工序是将硅片上制作的半导体芯片分割成完整的芯片。各种工艺包括切割、芯片键合、引线键合、成型和检查。

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、晶圆工艺处理设备、组装设备、检查设备、以及半导体制造相关设备。

1.半导体设计设备

已经开发了专用的CAD软件，用于电路设计和图案设计。

2. 光掩模制造设备

光掩模版又称玻璃干板，是用于电子电路元件制造过程中形成原始图案的玻璃或石英板。光掩模制造设备将铬等遮光膜沉积到玻璃基板上，然后使用激光或电子束绘制电路图案。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，使用采用金刚石刀片的切割设备将生产的超高纯度单晶硅锭切割成指定的厚度。这是硅晶片。然后将晶圆的表面抛光并放入高温氧化炉中以形成氧化膜。此外，使用抗蚀剂涂覆和显影装置将称为光刻胶的感光材料涂覆到晶圆的表面。

光掩模的图像被缩小并印刷到晶圆表面，形成电路图案。半导体光刻设备就是用于此目的。此外，还使用蚀刻和剥离设备去除不需要的氧化膜和抗蚀剂。

利用离子注入和退火设备，将硼、磷等离子注入晶圆，使晶圆变成半导体。将晶圆放置于等离子装置内，利用惰性气体等离子在晶圆表面形成用于电极布线的铝金属膜。最后再通过检测设备对晶圆进行检查，判断其是良品还是不良品，前段制程就完成了。

4.晶圆加工设备

第一个后处理步骤是使用切割锯将晶圆切割成单个芯片。然后将芯片固定在引线框架上。

5.组装设备

首先，使用芯片键合机将芯片通过键合线连接到引线框架。然后使用成型机将芯片封装在树脂中。这是为了保护。另外，还使用模具将单个半导体产品从引线框架上切割和分离，并将外部引线形成为指定的形状。

6. 检测设备

为了消除初始缺陷，我们进行加速温度和电压应力测试（称为老化），同时进行功能测试。最后通过电性能测试、外观结构测试等剔除缺陷产品，同时还需要进行环境试验、长期寿命试验等可靠性试验。