半導(dǎo)體設(shè)備有哪些？
發(fā)布時(shí)間：
2022-08-19 10:21
半導(dǎo)體設(shè)備有哪些？如何分類(lèi)？
半導(dǎo)體設(shè)備泛指用于生產(chǎn)各類(lèi)半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的生產(chǎn)設(shè)備，屬于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵支撐環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)先導(dǎo)者，芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試等需在設(shè)備技術(shù)允許的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)和制造，設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步又反過(guò)來(lái)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度最高、附加值最大、工藝最為復(fù)雜的集成電路為例，應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通?？煞譃榍暗拦に囋O(shè)備（晶圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測(cè)試）兩大類(lèi)。
其中的前道晶圓制造中的七大步驟分別為氧化／擴(kuò)散，光刻，刻蝕，清洗，離子注入，薄膜生長(zhǎng)，拋光。每個(gè)步驟用到的半導(dǎo)體設(shè)備具體如下：
一、氧化／擴(kuò)散／退火
氧化是將硅片放置于氧氣或水汽等氧化劑的氛圍中進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，在硅片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氧化膜的過(guò)程；擴(kuò)散是指在高溫條件下，利用熱擴(kuò)散原理將雜質(zhì)元素按工藝要求摻入硅襯底中，使其具有特定的濃度分布，從而改變硅材料的電學(xué)特性；退火是指加熱離子注入后的硅片，修復(fù)離子注入帶來(lái)的晶格缺陷的過(guò)程。
1. 擴(kuò)散爐
擴(kuò)散爐用于大規(guī)模集成電路、分立器件、電力電子、光電器件和光導(dǎo)纖維等行業(yè)的擴(kuò)散、氧化、退火、合金及燒結(jié)等工藝。擴(kuò)散工藝的主要用途是在高溫條件下對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行摻雜，即將元素磷、硼擴(kuò)散入硅片，從而改變和控制半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)的類(lèi)型、濃度和分布，以便建立起不同的電特性區(qū)域。
2. 氧化爐
為半導(dǎo)體材料進(jìn)氧化處理，提供要求的氧化氛圍，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)預(yù)期的氧化處理，是半導(dǎo)體加工過(guò)程不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。
3. 退火爐
半導(dǎo)體器件制造中使用的一種工藝設(shè)備，其包括加熱多個(gè)半導(dǎo)體晶片以影響其電性能。熱處理是針對(duì)不同的效果而設(shè)計(jì)的。可以加熱晶片以激活摻雜劑，將薄膜轉(zhuǎn)換成薄膜或?qū)⒈∧まD(zhuǎn)換成晶片襯底界面，使致密沉積的薄膜，改變生長(zhǎng)的薄膜的狀態(tài)，修復(fù)注入的損傷，移動(dòng)摻雜劑或?qū)诫s劑從一個(gè)薄膜轉(zhuǎn)移到另一個(gè)薄膜或從薄膜進(jìn)入晶圓襯底。
二、光刻
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平面型晶體管和集成電路生產(chǎn)中的主要工藝，是對(duì)半導(dǎo)體晶片表面的掩蔽物（如二氧化硅）進(jìn)行開(kāi)孔，以便進(jìn)行雜質(zhì)的定域擴(kuò)散的一種加工技術(shù)。一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測(cè)等工序。
1. 涂膠顯影設(shè)備
涂膠顯影設(shè)備是利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)晶圓在各系統(tǒng)間的傳輸和加工，與光刻機(jī)達(dá)成完美配合從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影等工藝過(guò)程。作為光刻機(jī)的輸入即曝光前光刻膠涂覆和輸出即曝光后圖形的顯影，涂膠顯影機(jī)的性能不僅對(duì)細(xì)微曝光處的形成造成直接影響，而且其顯影工藝的圖形質(zhì)量和誤差控制對(duì)后續(xù)蝕刻、離子注入工藝中的圖形轉(zhuǎn)移結(jié)果也有著深刻的影響。
2. 光刻設(shè)備
通俗來(lái)說(shuō)就是光刻機(jī)（Mask Aligner） ，又名掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等，是制造芯片的核心裝備。它采用類(lèi)似照片沖印的技術(shù)，把掩膜版上的精細(xì)圖形通過(guò)光線的曝光印制到硅片上。光刻機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，需要掌握深厚的光學(xué)和電子工業(yè)技術(shù)，世界上只有少數(shù)廠家掌握，而且光刻機(jī)價(jià)格昂貴，通常在 3 千萬(wàn)至 5 億美元。
3. 對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備
對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備主要用于光刻工藝中掩模板與晶圓的對(duì)準(zhǔn)、芯片鍵合時(shí)芯片與基板的對(duì)準(zhǔn)、表面組裝工藝中元器件與PCB基板的對(duì)準(zhǔn)，也應(yīng)用于各種加工過(guò)程中，如晶圓測(cè)試、晶圓劃片、各種激光加工工藝中等。精密檢測(cè)技術(shù)是對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)的基礎(chǔ)，檢測(cè)方法主要有光學(xué)檢測(cè)法和光電檢測(cè)法。
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