1. حول الدوائر المتكاملة
1.1 مفهوم ونشأة الدوائر المتكاملة
الدائرة المتكاملة (IC): تشير إلى جهاز يجمع بين الأجهزة النشطة مثل الترانزستورات والثنائيات مع المكونات السلبية مثل المقاومات والمكثفات من خلال سلسلة من تقنيات المعالجة المحددة.
دائرة أو نظام "متكامل" على أشباه الموصلات (مثل السيليكون أو مركبات مثل زرنيخيد الغاليوم) وفقًا لوصلات بينية معينة للدوائر ثم يتم تعبئتها في غلاف لأداء وظائف محددة.
في عام 1958، اقترح جاك كيلبي، الذي كان مسؤولاً عن تصغير المعدات الإلكترونية في شركة Texas Instruments (TI)، فكرة الدوائر المتكاملة:
"بما أن جميع المكونات مثل المكثفات والمقاومات والترانزستورات وما إلى ذلك يمكن تصنيعها من مادة واحدة، فقد اعتقدت أنه سيكون من الممكن تصنيعها على قطعة من مادة شبه موصلة ومن ثم ربطها معًا لتكوين دائرة كاملة."
في 12 و19 سبتمبر 1958، أكمل كيلبي تصنيع وعرض مذبذب تحول الطور والزناد، على التوالي، إيذانًا بميلاد الدائرة المتكاملة.
وفي عام 2000، حصل كيلبي على جائزة نوبل في الفيزياء. علقت لجنة جائزة نوبل ذات مرة بأن كيلبي "وضع الأساس لتكنولوجيا المعلومات الحديثة".
الصورة أدناه توضح كيلبي وبراءة اختراع الدائرة المتكاملة الخاصة به:
1.2 تطوير تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات
ويوضح الشكل التالي مراحل تطور تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات: 
1.3 سلسلة صناعة الدوائر المتكاملة
يظهر في الشكل أعلاه تكوين سلسلة صناعة أشباه الموصلات (الدوائر المتكاملة بشكل أساسي، بما في ذلك الأجهزة المنفصلة):
- Fabless: شركة تصمم منتجات بدون خط إنتاج.
- IDM: الشركة المصنعة للجهاز المتكامل، الشركة المصنعة للجهاز المتكامل؛
- IP: الشركة المصنعة لوحدة الدائرة؛
- EDA: التصميم الإلكتروني التلقائي، أتمتة التصميم الإلكتروني، توفر الشركة بشكل أساسي أدوات التصميم؛
- مسبك. مسبك الويفر، الذي يقدم خدمات تصنيع الرقائق؛
- شركات التعبئة والتغليف واختبار المسابك: تخدم بشكل أساسي Fabless وIDM؛
- شركات المواد والمعدات الخاصة: تقوم بشكل أساسي بتوفير المواد والمعدات اللازمة لشركات تصنيع الرقائق.
المنتجات الرئيسية المنتجة باستخدام تكنولوجيا أشباه الموصلات هي الدوائر المتكاملة وأجهزة أشباه الموصلات المنفصلة.
تشمل المنتجات الرئيسية للدوائر المتكاملة ما يلي:
- الأجزاء القياسية الخاصة بالتطبيق (ASSP)؛
- وحدة المعالجات الدقيقة (MPU)؛
- الذاكرة
- الدائرة المتكاملة للتطبيقات (ASIC)؛
- الدائرة التناظرية.
- الدائرة المنطقية العامة (Logical Circuit).
وتشمل المنتجات الرئيسية للأجهزة المنفصلة لأشباه الموصلات:
- الصمام الثنائي.
- الترانزستور.
- جهاز الطاقة؛
- جهاز الجهد العالي.
- جهاز الميكروويف؛
- الالكترونيات الضوئية.
- جهاز الاستشعار (Sensor).
2. عملية تصنيع الدوائر المتكاملة
2.1 تصنيع الرقائق
يمكن تصنيع العشرات أو حتى عشرات الآلاف من الرقائق المحددة في وقت واحد على رقاقة السيليكون. يعتمد عدد الرقائق الموجودة على رقاقة السيليكون على نوع المنتج وحجم كل شريحة.
تسمى رقائق السيليكون عادة بالركائز. لقد تزايد قطر رقائق السيليكون على مر السنين، من أقل من 1 بوصة في البداية إلى 12 بوصة (حوالي 300 ملم) الشائع الاستخدام الآن، ويمر الآن بمرحلة انتقالية إلى 14 بوصة أو 15 بوصة.
ينقسم تصنيع الرقائق عمومًا إلى خمس مراحل: إعداد رقاقة السيليكون، وتصنيع رقاقة السيليكون، واختبار/انتقاء الرقاقة، والتجميع والتعبئة، والاختبار النهائي.
(1)إعداد رقاقة السيليكون:
ولتصنيع المادة الخام، يتم استخراج السيليكون من الرمل وتنقيته. تنتج عملية خاصة سبائك السيليكون ذات القطر المناسب. يتم بعد ذلك تقطيع السبائك إلى رقائق سيليكون رقيقة لصنع الرقائق الدقيقة.
يتم إعداد الرقائق وفقًا لمواصفات محددة، مثل متطلبات حافة التسجيل ومستويات التلوث.
(2)تصنيع رقائق السيليكون:
والمعروفة أيضًا باسم تصنيع الرقائق، تصل رقاقة السيليكون العارية إلى مصنع تصنيع رقاقة السيليكون ثم تمر عبر خطوات مختلفة من التنظيف، وتشكيل الفيلم، والطباعة الحجرية الضوئية، والحفر، والتطعيم. تحتوي رقاقة السيليكون المعالجة على مجموعة كاملة من الدوائر المتكاملة المحفورة بشكل دائم على رقاقة السيليكون.
(3)اختبار واختيار رقائق السيليكون:
بعد الانتهاء من تصنيع رقائق السيليكون، يتم إرسال رقائق السيليكون إلى منطقة الاختبار/الفرز، حيث يتم فحص الرقائق الفردية واختبارها كهربائيًا. يتم بعد ذلك فرز الرقائق المقبولة وغير المقبولة، ويتم وضع علامة على الرقائق المعيبة.
(4)التجميع والتعبئة:
بعد اختبار/فرز الرقاقات، تدخل الرقاقات في خطوة التجميع والتعبئة لتغليف الرقائق الفردية في حزمة أنبوبية واقية. يتم طحن الجانب الخلفي من الرقاقة لتقليل سمك الركيزة.
يتم ربط طبقة بلاستيكية سميكة بالجزء الخلفي من كل رقاقة، ثم يتم استخدام شفرة منشار ذات رأس ماسي لفصل الرقائق الموجودة على كل رقاقة على طول خطوط الكاتب على الجانب الأمامي.
يمنع الغشاء البلاستيكي الموجود على الجزء الخلفي من رقاقة السيليكون رقاقة السيليكون من السقوط. في مصنع التجميع، يتم ضغط الرقائق الجيدة أو تفريغها لتكوين حزمة تجميع. وفي وقت لاحق، يتم إغلاق الشريحة في غلاف بلاستيكي أو خزفي.
(5)الاختبار النهائي:
لضمان وظائف الشريحة، يتم اختبار كل دائرة متكاملة معبأة لتلبية متطلبات معلمات الخصائص الكهربائية والبيئية الخاصة بالشركة المصنعة. بعد الاختبار النهائي، يتم إرسال الشريحة إلى العميل لتجميعها في مكان مخصص.
2.2 قسم العمليات
تنقسم عمليات تصنيع الدوائر المتكاملة بشكل عام إلى:
الواجهة الأمامية: تشير عملية الواجهة الأمامية عمومًا إلى عملية تصنيع الأجهزة مثل الترانزستورات، بما في ذلك بشكل أساسي عمليات تشكيل العزل، وهيكل البوابة، والمصدر والصرف، وفتحات الاتصال، وما إلى ذلك.
الخلفية: تشير العملية الخلفية بشكل أساسي إلى تكوين خطوط التوصيل البيني التي يمكنها نقل الإشارات الكهربائية إلى أجهزة مختلفة على الشريحة، بما في ذلك بشكل أساسي عمليات مثل ترسيب العزل الكهربائي بين خطوط التوصيل البيني، وتشكيل الخطوط المعدنية، وتشكيل لوحة الرصاص.
منتصف المرحلة: من أجل تحسين أداء الترانزستورات، تستخدم العقد التكنولوجية المتقدمة بعد 45 نانومتر/28 نانومتر عوازل بوابة عالية k وعمليات البوابة المعدنية، وتضيف عمليات البوابة البديلة وعمليات التوصيل البيني المحلية بعد إعداد مصدر الترانزستور وهيكل الصرف. وتقع هذه العمليات بين عملية الواجهة الأمامية وعملية الواجهة الخلفية، ولا تستخدم في العمليات التقليدية، لذلك تسمى بعمليات المرحلة المتوسطة.
عادةً ما تكون عملية تحضير فتحة الاتصال هي الخط الفاصل بين عملية الواجهة الأمامية وعملية الواجهة الخلفية.
فتحة الاتصال: ثقب محفور عموديًا في رقاقة السيليكون لتوصيل خط التوصيل البيني المعدني من الطبقة الأولى وجهاز الركيزة. وهو مملوء بمعدن مثل التنغستن ويستخدم لقيادة قطب الجهاز إلى طبقة التوصيل البيني المعدنية.
من خلال هول: هو مسار الاتصال بين طبقتين متجاورتين من خطوط الربط المعدنية، وتقع في الطبقة العازلة بين الطبقتين المعدنيتين، ويتم ملؤها بشكل عام بالمعادن مثل النحاس.
بمعنى واسع:
عملية الواجهة الأمامية: بالمعنى الواسع، يجب أن يشمل تصنيع الدوائر المتكاملة أيضًا الاختبار والتعبئة وخطوات أخرى. بالمقارنة مع الاختبار والتعبئة، يعد تصنيع المكونات والتوصيل البيني هو الجزء الأول من تصنيع الدوائر المتكاملة، ويشار إليها مجتمعة بالعمليات الأمامية؛
عملية الخلفية: يُطلق على الاختبار والتعبئة العمليات الخلفية.
3. الملحق
SMIF: الواجهة الميكانيكية القياسية
AMHS: نظام تسليم المواد الآلي
OHT: نقل الرافعة العلوية
FOUP: الكبسولة الموحدة ذات الفتح الأمامي، حصريًا للرقائق مقاس 12 بوصة (300 مم)
والأهم من ذلك،يمكن أن توفر Semiceraأجزاء الجرافيت، لباد ناعم/صلب،أجزاء كربيد السيليكون, أجزاء كربيد السيليكون CVD، والأجزاء المغلفة بـ SiC/TaCمع عملية أشباه الموصلات الكاملة في 30 يومًا.نحن نتطلع بصدق إلى أن نصبح شريكك على المدى الطويل في الصين.
وقت النشر: 15 أغسطس 2024