تصنيع الرقائق - الأخبار الصناعية - الأخبار

صناعة الرقائق

المواد الخام الأساسية لتصنيع الرقائق

إذا سألت ما هي المواد الخام للرقاقة ، فسيقوم الجميع بإعطاء الإجابة بسهولة - فهي السيليكون. هذا ليس خطأ ، ولكن من أين يأتي السليكون؟ في الواقع ، إنه أكثر الرمال غير ملحوظة. من الصعب تخيل GG. تأتي البنية الغالية والمعقدة والقوية والغامضة من الرمال التي لا قيمة لها في الأساس. بالطبع ، يجب أن تكون هناك عملية تصنيع معقدة بينهما. ومع ذلك ، فهي ليست مجرد حفنة من الرمال التي يمكن استخدامها كمواد خام. يجب اختياره بعناية لاستخراج أنقى مواد خام السيليكون منه. تخيل لو تم استخدام أرخص المواد الخام مع احتياطيات كافية لصنع الرقائق ، ما هي جودة المنتج النهائي ، هل لا يزال بإمكانك استخدام معالج عالي الأداء مثل الآن؟

بالإضافة إلى السليكون ، تعد المعادن من المواد المهمة لتصنيع الرقائق. حتى الآن ، أصبح الألمنيوم المادة المعدنية الرئيسية لصنع الأجزاء الداخلية من المعالجات ، بينما يتم التخلص من النحاس تدريجيًا. هذا يرجع إلى بعض الأسباب. عند الجهد الكهربائي الحالي للرقاقة ، فإن خصائص الانتقال الكهربي للألمنيوم أفضل بكثير من النحاس. يشير ما يسمى بمشكلة الهجرة الإلكترونية إلى أنه عندما يتدفق عدد كبير من الإلكترونات عبر مقطع من الموصل ، تتأثر ذرات مادة الموصل بالإلكترونات وتترك الوضع الأصلي ، تاركة الشواغر. سيؤدي البقاء في مواقع أخرى إلى حدوث دائرة قصر في أماكن أخرى ويؤثر على الوظيفة المنطقية للرقاقة ، مما يجعل الشريحة غير قابلة للاستخدام.

هذا هو السبب في استبدال العديد من Northwood Pentium 4 بـ SNDS (متلازمة نورث وود ستورم). عندما تجاوز هواة لأول مرة Northwood Pentium 4 ، كانوا متحمسين لتحقيق النجاح. عندما زاد جهد الرقاقة بشكل كبير ، تسببت مشاكل الهجرة الكهربائية الخطيرة في شل الرقاقة. هذه هي تجربة Intel&الأولى مع تقنية التوصيل النحاسي ، ومن الواضح أنها تحتاج إلى بعض التحسين. ولكن من ناحية أخرى ، يمكن أن يقلل استخدام تقنية ربط النحاس من مساحة الرقاقة. في الوقت نفسه ، بسبب انخفاض مقاومة الموصل النحاسي ، يكون التيار الذي يمر عبره أسرع أيضًا.

بالإضافة إلى هاتين المادتين الرئيسيتين ، هناك حاجة إلى بعض أنواع المواد الخام الكيميائية في عملية تصميم الرقائق. يلعبون أدوارًا مختلفة ولن يتكرروا هنا.

مرحلة التحضير لتصنيع الرقائق

بعد الانتهاء من جمع المواد الخام اللازمة ، يجب معالجة بعض هذه المواد الخام مسبقًا. باعتبارها أهم المواد الخام ، فإن معالجة السليكون أمر بالغ الأهمية. بادئ ذي بدء ، يجب تنقية المواد الخام السليكون كيميائيًا ، وهذه الخطوة تنقلها إلى مستوى المواد الخام التي يمكن استخدامها في صناعة أشباه الموصلات. من أجل أن تلبي هذه المواد الخام للسيليكون احتياجات المعالجة لتصنيع الدوائر المتكاملة ، يجب أيضًا تشكيلها. يتم تحقيق هذه الخطوة عن طريق إذابة المواد الخام للسيليكون ثم صب السليكون السائل في حاوية كوارتز كبيرة ذات درجة حرارة عالية.

ثم يتم إذابة المواد الخام عند درجات حرارة عالية. لقد تعلمنا في فصل كيمياء المدرسة الإعدادية أن العديد من الذرات داخل مادة صلبة لها بنية بلورية ، مثل السيليكون. من أجل تلبية متطلبات المعالجات عالية الأداء ، يجب أن تكون مادة السيليكون الخام بالكامل نقية للغاية من السيليكون البلوري الفردي. بعد ذلك ، يتم إخراج مادة السيليكون الخام من الحاوية ذات درجة الحرارة العالية عن طريق التمدد الدوراني ، ويتم إنتاج سبيكة السيليكون الأسطوانية. بناءً على العملية المستخدمة حاليًا ، يبلغ قطر المقطع العرضي الدائري لسبائك السليكون 200 مم. ولكن الآن بدأت Intel وبعض الشركات الأخرى في استخدام سبائك السيليكون بقطر 300 مم. من الصعب جدًا زيادة مساحة المقطع العرضي مع الاحتفاظ بالخصائص المختلفة لسبائك السليكون ، ولكن طالما أن الشركة على استعداد لاستثمار الكثير من المال للدراسة ، فلا يزال من الممكن تحقيقه. يكلف مصنع إنتل&لتطوير وإنتاج سبائك السليكون 300 ملم حوالي 3.5 مليار دولار أمريكي. يسمح نجاح التقنية الجديدة لشركة Intel بتصنيع دوائر متكاملة ذات وظائف أكثر تعقيدًا وقوة. تبلغ تكلفة مصنع سبائك السليكون 200 ملم 1.5 مليار دولار. تبدأ عملية تصنيع الرقائق بتقطيع سبائك السليكون.

سبيكة السيليكون الكريستال واحد

بعد عمل سبيكة السيليكون والتأكد من أنها أسطوانة مطلقة ، فإن الخطوة التالية هي تقطيع سبيكة السيليكون الأسطوانية. كلما كانت الشريحة أرق ، تم استخدام كمية أقل من المواد ، وبطبيعة الحال يمكن إنتاج المزيد من رقائق المعالج. يتطلب التقطيع أيضًا تشطيب المرآة للتأكد من أن السطح أملس تمامًا ، ثم تحقق من وجود تشويه أو مشاكل أخرى. هذه الخطوة لفحص الجودة مهمة بشكل خاص ، فهي تحدد بشكل مباشر جودة الشريحة النهائية.

يجب أن تكون الشرائح الجديدة مخدرة ببعض المواد لتحويلها إلى مواد شبه موصلة حقيقية ، ثم يتم كتابة دوائر الترانزستور التي تمثل وظائف منطقية مختلفة عليها. تدخل ذرات المواد المخدرة الفجوات بين ذرات السليكون ، وتعمل القوى الذرية على بعضها البعض بحيث يكون للمواد الخام السليكونية خصائص أشباه الموصلات. اليوم تصنيع أشباه الموصلات من&هو أكثر من عملية CMOS (مكملة أشباه الموصلات المعدنية أكسيد أكسيد). يشير مصطلح مكمل إلى التفاعل بين ترانزستورات MOS من النوع N و ترانزستورات MOS من النوع P في أشباه الموصلات. يمثل N و P القطب السالب والقطب الموجب على التوالي في العملية الإلكترونية. في معظم الحالات ، يتم تقطيع الشريحة بالمواد الكيميائية لتشكيل ركيزة من نوع P. يجب أن تكون الدائرة المنطقية المكتوبة عليها مصممة لتتبع خصائص دائرة nMOS. هذا النوع من الترانزستور لديه استخدام مساحة أعلى وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. في نفس الوقت ، في معظم الحالات ، يجب أن يكون مظهر الترانزستورات pMOS محدودًا قدر الإمكان ، لأنه في المراحل الأخيرة من عملية التصنيع ، يجب زرع المواد من النوع N في الركيزة من النوع P ، وهذا ستؤدي العملية إلى تكوين أنابيب pMOS.

بعد الانتهاء من عمل دمج المواد الكيميائية ، تكتمل عملية التشريح القياسية. ثم يتم وضع كل شريحة في فرن درجة حرارة عالية وتسخينها ، ويتم إنشاء فيلم ثاني أكسيد السيليكون على سطح الشريحة عن طريق التحكم في وقت التسخين. من خلال مراقبة درجة الحرارة وتكوين الهواء ووقت التسخين عن كثب ، يمكن التحكم في سمك طبقة السيليكا. في عملية التصنيع 90 نانومتر Intel&، يكون عرض أكسيد البوابة صغيرًا مثل سمك 5 ذرات مدهش. تعد دائرة بوابة الطبقة هذه أيضًا جزءًا من دائرة بوابة الترانزستور. دور دائرة بوابة الترانزستور هو التحكم في تدفق الإلكترونات بينهما. من خلال التحكم في جهد البوابة ، يتم التحكم في تدفق الإلكترونات بشكل صارم ، بغض النظر عن حجم جهد المدخلات والمخرجات. العملية النهائية للتحضير هي تغطية طبقة حساسة على طبقة ثاني أكسيد السيليكون. يتم استخدام هذه الطبقة من المواد لتطبيقات التحكم الأخرى في نفس الطبقة. هذه الطبقة من المواد لديها حساسية ضوئية جيدة عند تجفيفها ، وبعد انتهاء عملية الطباعة الحجرية الضوئية ، يمكن إذابتها وإزالتها بالطرق الكيميائية.

رسم الصور

هذه خطوة معقدة للغاية في عملية تصنيع الرقائق الحالية. لماذا تقول هذا؟ عملية الرسم الضوئي هي استخدام طول موجي معين للضوء لحفر النتيجة المقابلة في الطبقة الحساسة للضوء ، وبالتالي تغيير الخصائص الكيميائية للمادة هناك. هذه التكنولوجيا لديها متطلبات صارمة للغاية على طول الموجة للضوء المستخدم ، والذي يتطلب استخدام الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة والعدسات الكبيرة للانحناء. تتأثر عملية النقش أيضًا بالبقع على الرقاقة. كل خطوة من خطوات النقش هي عملية معقدة ودقيقة. يمكن قياس كمية البيانات المطلوبة لتصميم كل خطوة من العملية بوحدات سعة 10 جيجابايت ، وخطوات الحفر المطلوبة لتصنيع كل معالج أكثر من 20 خطوة (كل طبقة محفورة). علاوة على ذلك ، إذا تم تكبير الرسومات المحفورة لكل طبقة عدة مرات ، فقد تكون أكثر تعقيدًا من خريطة مدينة نيويورك بأكملها بالإضافة إلى نطاق الضواحي. تخيل اختزال خريطة نيويورك بأكملها إلى منطقة فعليةفقط 100 مليمتر مربع. على الشريحة ، يمكنك أن تتخيل مدى تعقيد بنية هذه الشريحة.

عند اكتمال كل هذه النقوش ، يتم قلب الرقاقة. يتم تشعيع ضوء الطول الموجي القصير على الطبقة الحساسة للرقائق من خلال الشق المجوف على قالب الكوارتز ، ثم تتم إزالة الضوء والقالب. تتم إزالة مواد الطبقة الحساسة للضوء المكشوفة بالخارج بالطرق الكيميائية ، ويتم توليد ثاني أكسيد السيليكون على الفور تحت الوضع الشاغر.

منشطات

بعد إزالة مواد الطبقة الحساسة المتبقية ، ما تبقى هو طبقة ثاني أكسيد السيليكون من الخندق المملوء وطبقة السيليكون المكشوفة أسفل الطبقة. بعد هذه الخطوة ، تكتمل طبقة أخرى من ثاني أكسيد السيليكون. ثم تضاف طبقة بولي سيلكون أخرى ذات طبقة حساسة للضوء. البولي سيليكون هو نوع آخر من دارات البوابة. بسبب استخدام المواد الخام المعدنية (ومن هنا جاء اسم أشباه الموصلات من أكسيد الفلز) هنا ، يسمح البولي سيليكون بتثبيت البوابات قبل أن يصبح الجهد في منفذ طابور الترانزستور نشطًا. يتم أيضًا حفر الطبقة الحساسة للضوء من خلال ضوء الطول الموجي القصير عبر القناع. بعد نقش آخر ، تم تشكيل جميع دوائر البوابة المطلوبة بشكل أساسي. ثم يتم قصف طبقة السليكون المكشوفة بالأيونات كيميائيًا. الغرض هنا هو إنشاء قناة N أو قناة P. تخلق عملية المنشطات جميع الترانزستورات وربط الدائرة بينهما. لا يوجد ترانزستور لديه مدخلات ومخرجات ، ويطلق على طرفي الموانئ.

كرر هذه العملية

من هذه الخطوة ، ستستمر في إضافة طبقات ، وإضافة طبقة من ثاني أكسيد السيليكون ، ثم الطباعة الحجرية مرة واحدة. كرر هذه الخطوات ، ثم هناك بنية ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات ، وهي الحالة الجنينية للمعالج الذي تستخدمه حاليًا. بين كل طبقة ، يتم استخدام تقنية الطلاء المعدني لإجراء الاتصال موصل بين الطبقات. يستخدم معالج P4 اليوم من&7 طبقات من التوصيلات المعدنية ، بينما يستخدم Athlon64 9 طبقات. يعتمد عدد الطبقات المستخدمة على تصميم التخطيط الأولي ولا يمثل بشكل مباشر اختلاف أداء المنتج النهائي.

في الأسابيع القليلة المقبلة ، سيتم اختبار الرقائق واحدة تلو الأخرى ، بما في ذلك اختبار الخصائص الكهربائية للرقاقة لمعرفة ما إذا كانت هناك أخطاء منطقية ، وإذا كان الأمر كذلك ، على أي طبقة وما إلى ذلك. بعد ذلك ، سيتم اختبار كل وحدة رقاقة على الرقاقة التي لديها مشكلة بشكل فردي لتحديد ما إذا كانت الشريحة لديها احتياجات معالجة خاصة.

ثم يتم قطع الرقاقة بالكامل إلى وحدات رقاقة معالج فردية. في الاختبار الأولي ، سيتم التخلي عن تلك الوحدات التي فشلت في الاختبار. سيتم حزم وحدات الرقائق التي تم قطعها بطريقة معينة بحيث يمكن إدراجها بسلاسة في اللوحة الأم لمواصفات واجهة معينة. معظم معالجات Intel و AMD مغطاة بمشتت حراري. بعد اكتمال المنتج النهائي للمعالج ، هناك حاجة أيضًا إلى مجموعة كاملة من اختبارات وظائف الرقاقة. سينتج هذا الجزء درجات مختلفة من المنتجات ، وتعمل بعض الرقائق على تردد عالٍ نسبيًا ، لذلك يتم تسمية اسم وعدد المنتجات عالية التردد ، ويتم تعديل تلك الرقائق ذات ترددات تشغيل منخفضة نسبيًا لتسمية نماذج أخرى منخفضة التردد. هذا هو معالج المواقع المختلفة في السوق. وقد تعاني بعض المعالجات من بعض أوجه القصور في وظيفة الشريحة. على سبيل المثال ، لديها عيوب في وظيفة ذاكرة التخزين المؤقت (هذا العيب يكفي لتسبب في شل معظم الرقائق) ، ثم سيتم حمايتها من بعض سعة التخزين المؤقت ، مما يقلل الأداء ، وبالطبع ، يخفض سعر المنتج. هذا هو سيليرون وأصل سيمبرون.

بعد اكتمال عملية تعبئة الشريحة ، يجب على العديد من المنتجات إجراء اختبار آخر للتأكد من عدم وجود إغفال في عملية التصنيع السابقة ، وأن المنتج يتوافق تمامًا مع المواصفات دون انحراف.

المادة والصور من الإنترنت ، إذا كان التعدي على أي الثابتة والمتنقلة أولا اتصل بنا للحذف.

توفر NeoDen حلول التجميع afullSMT ، بما في ذلك فرن SMTreflow ، وآلة لحام الموجات ، وآلة انتقاء ومكان ، وطابعة معجون اللحام ، ومحمل PCB ، ومفرغ PCB ، ومثبت الشريحة ، وآلة SMT AOI ، وآلة SMT SPI ، وآلة SMT X-Ray ، ومعدات خط تجميع SMT ، معدات إنتاج PCB ، قطع غيار SMT ، وما إلى ذلك أي نوع من آلات SMT قد تحتاجها ، يرجى الاتصال بنا للحصول على مزيد من المعلومات:

هانغتشو NeoDen التكنولوجيا المحدودة

الويب:www.neodentech.com

البريد الإلكتروني:info@neodentech.com