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技術(shù)專題
前端電子制造：流程，挑戰(zhàn)和改進(jìn)
什么是前端電子制造
前端電子制造是指半導(dǎo)體制造過程的一部分。每個(gè)半導(dǎo)體電子器件，例如微控制器，邏輯IC甚至是簡單的MOSFET晶體管，都是通過一系列過程生產(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程。然后，半導(dǎo)體采用QFP，SOP，SOIC以及PCB設(shè)計(jì)中使用的其他常見形狀的形狀。
在半導(dǎo)體工廠中，前端電子制造是通過摻雜半導(dǎo)體晶圓開始的。該過程將絕緣硅上的某些區(qū)域變成導(dǎo)電區(qū)域。摻雜通常是通過在稱為擴(kuò)散的過程中在爐中的硅芯片上引入摻雜氣體來完成的。可替代地，可以通過將電子束投射到硅管芯上的離子注入來進(jìn)行摻雜。
硅芯片也要經(jīng)歷光掩膜的過程，其中某些區(qū)域被紫外線曝光掩蓋。最終用溶劑蝕刻掉未保護(hù)的區(qū)域。金屬沉積是前端制造過程的一部分，在該過程中，金屬原子被投射到硅表面上以形成金屬薄層。
經(jīng)過一系列上述過程之后，在稱為備用的過程中減小了晶片的厚度。然后，晶圓探測開始驗(yàn)證管芯和制造過程的功能。通過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(zhàn)
半導(dǎo)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(zhàn)。光罩室的空氣質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過手術(shù)室中的空氣質(zhì)量。在立方英尺的空氣中，如果存在超過1個(gè)0.5微米的粒子，則對于制造過程而言是不令人滿意的。
前端電子設(shè)備制造的另一個(gè)障礙是靜電荷的出現(xiàn)。以ESD的形式，電荷可能會通過吸入附近的異物來污染芯片。ESD也可能在前端制造過程中或之后損壞晶圓。這種情況會降低制造業(yè)的產(chǎn)量。
物流問題也影響制造商，因?yàn)榍岸肆鞒掏ǔ１群蠖肆鞒搪＿@將導(dǎo)致庫存計(jì)劃中的問題，并可能導(dǎo)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(shù)字，并且已經(jīng)采取了各種策略來提高前端制造的效率。IoT在工業(yè)4.0中的引入利用了數(shù)據(jù)，使制造商能夠更好地檢測過程線中的故障。通過在不同的過程點(diǎn)放置用于不同參數(shù)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(jī)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(tǒng)也減少了對晶片的污染。IC設(shè)計(jì)人員還需要應(yīng)對半導(dǎo)體縮小的挑戰(zhàn)，在這些挑戰(zhàn)中，諸如信號完整性，更小的節(jié)點(diǎn)和泄漏等因素可能會影響制造工藝。