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尼康半導體設備有哪些?又怎么分類? 半導體設備冷卻加熱機組冷凝器種類說明

發布時間:2021-12-21      點擊次數:26
  尼康半導體設備泛指用于生產各類半導體產品所需的生產設備,屬于半導體行業產業鏈的關鍵支撐環節。半導體設備是半導體產業的技術先導者,芯片設計、晶圓制造和封裝測試等需在設備技術允許的范圍內設計和制造,設備的技術進步又反過來推動半導體產業的發展。
  以半導體產業鏈中技術難度最高、附加值最大、工藝最為復雜的集成電路為例,應用于集成電路領域的設備通??煞譃榍暗拦に囋O備(晶圓制造)和后道工藝設備(封裝測試)兩大類。
  其中的前道晶圓制造中的七大步驟分別為氧化/擴散,光刻,刻蝕,清洗,離子注入,薄膜生長,拋光。每個步驟用到的半導體設備具體如下:
  1、氧化/擴散/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行高溫熱處理,在硅片表面發生化學反應形成氧化膜的過程;擴散是指在高溫條件下,利用熱擴散原理將雜質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特性;退火是指加熱離子注入后的硅片,修復離子注入帶來的晶格缺陷的過程。
  擴散爐
  擴散爐用于大規模集成電路、分立器件、電力電子、光電器件和光導纖維等行業的擴散、氧化、退火、合金及燒結等工藝。擴散工藝的主要用途是在高溫條件下對半導體晶圓進行摻雜,即將元素磷、硼擴散入硅片,從而改變和控制半導體內雜質的類型、濃度和分布,以便建立起不同的電特性區域。
  氧化爐
  為半導體材料進氧化處理,提供要求的氧化氛圍,實現半導體設計預期的氧化處理,是半導體加工過程不可或缺的一個環節。
  退火爐
  半導體器件制造中使用的一種工藝設備,其包括加熱多個半導體晶片以影響其電性能。熱處理是針對不同的效果而設計的??梢约訜峋约せ顡诫s劑,將薄膜轉換成薄膜或將薄膜轉換成晶片襯底界面,使致密沉積的薄膜,改變生長的薄膜的狀態,修復注入的損傷,移動摻雜劑或將摻雜劑從一個薄膜轉移到另一個薄膜或從薄膜進入晶圓襯底。
  2、光刻
  平面型晶體管和集成電路生產中的主要工藝,是對半導體晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)進行開孔,以便進行雜質的定域擴散的一種加工技術。一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。
  涂膠顯影設備
  涂膠顯影設備是利用機械手實現晶圓在各系統間的傳輸和加工,與光刻機達成wan美配合從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影等工藝過程。作為光刻機的輸入即曝光前光刻膠涂覆和輸出即曝光后圖形的顯影,涂膠顯影機的性能不僅對細微曝光處的形成造成直接影響,而且其顯影工藝的圖形質量和誤差控制對后續蝕刻、離子注入工藝中的圖形轉移結果也有著深刻的影響。
  光刻設備
  通俗來說就是光刻機(Mask Aligner) ,又名掩模對準曝光機,曝光系統,光刻系統等,是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術,把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片上。光刻機是生產大規模集成電路的核心設備,需要掌握深厚的光學和電子工業技術,世界上只有少數廠家掌握,而且光刻機價格昂貴,通常在 3 千萬至 5 億美元。
  對準檢測設備
  對準檢測設備主要用于光刻工藝中掩模板與晶圓的對準、芯片鍵合時芯片與基板的對準、表面組裝工藝中元器件與PCB基板的對準,也應用于各種加工過程中,如晶圓測試、晶圓劃片、各種激光加工工藝中等。精密檢測技術是對準檢測的基礎,檢測方法主要有光學檢測法和光電檢測法。
  3、刻蝕
  刻蝕是半導體制造工藝以及微納制造工藝中的重要步驟??涛g狹義理解就是光刻腐蝕,先通過光刻將光刻膠進行光刻曝光處理,然后通過其它方式實現腐蝕處理掉所需除去的部分??涛g是用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過程,其基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩模圖形。隨著微制造工藝的發展,廣義上來講,刻蝕成了通過溶液、反應離子或其它機械方式來剝離、去除材料的一種統稱,成為微加工制造的一種普適叫法。
  刻蝕按照被刻蝕材料劃分,主要分為硅刻蝕、介質刻蝕以及金屬刻蝕。不同的刻蝕材質其所使用的的刻蝕機差距較大。干法刻蝕的刻蝕機的等離子體生成方式包括CCP(電容耦合)以及ICP(電感耦合)。CCP技術能量較高、但可調節性差,適合刻蝕較硬的介質材料(包括金屬);ICP能量低但可控性強,適合刻蝕單晶硅、多晶硅等硬度不高或較薄的材料。
  4、清洗
  集成電路制造過程中,隨著特征尺寸的不斷縮小,半導體對雜質含量越來越敏感,難以避免會引入一些顆粒、有機物、金屬和氧化物等污染物。清洗關鍵目的在于減少雜質對芯片良率的影響,實際生產中不僅僅需要提高單次的清洗效率,還需要在幾乎所有制程前后都頻繁的進行清洗,清洗步驟約占整體步驟的33%。
  單片清洗設備
  單晶圓清洗取代批量清洗是先進制程的主流,單晶圓清洗通常采用單晶圓清洗設備,采用噴霧或聲波結合化學試劑對單晶圓進行清洗。單晶圓清洗首先能夠在整個制造周期提供更好的工藝控制,即改善了單個晶圓和不同晶圓間的均勻性,這提高了良率;其次更大尺寸的晶圓和更緊縮的制程設計對于雜質更敏感,那么批量清洗中若出現交叉污染的影響會更大,進而危及整批晶圓的良率,這會帶來高成本的芯片返工支出;另外圓片邊緣清洗效果更好,多品種小批量生產的適配性等優點也是單晶圓清洗的優勢之一。
  槽式清洗設備
  批量清洗則是通常采用槽式的全自動清洗機,利用機械臂將載有晶圓的花籃依次通過盛有不同化學試劑的槽體進行單步或分步清洗。由于批量清洗是在一個處理倉中,利用浸泡等方法同時清洗多只晶圓的方法。這種方法或存在交叉污染、清洗均勻可控性和后續工藝相容性等問題,在45nm工藝周期到來時已經無法適應新的清洗要求,單晶圓清洗開始逐步取代批量清洗。
  5、離子注入
  離子注入是通過對半導體材料表面進行某種元素的摻雜,從而改變其特性的工藝制程,在泛半導體工業中得到廣泛的應用。作為離子注入制程的裝備—離子注入機,是其中先進IC生產線上最關鍵的工具之一。與熱擴散的摻雜技術相比,離子注入技術具有以下特點:單面準直摻雜、良好的摻雜均勻性和可控性、摻雜元素的單一性,而且很容易實現摻雜區域的圖形化。
  離子注入設備
  離子注入機是高壓小型加速器中的一種,應用數量最多。它是由離子源得到所需要的離子,經過加速得到幾百千電子伏能量的離子束流,用做半導體材料、大規模集成電路和器件的離子注入,還用于金屬材料表面改性和制膜等。常用的生產型離子注入機主要有三種類型:低能大束流注入機、高能注入機和中束流注入機。
  6、薄膜生長
  集成電路制造中的重要環節,薄膜生長技術主要應用在電子半導體功能器件和光學鍍膜上,總的來說可以分為物理方法(PVD)和化學方法(CVD)。PVD 與 CVD 技術各有優缺,PVD 通過加熱源材料,使原子或分子從源材料表面逸出,從而在襯底上生長薄膜,包括真空蒸鍍和濺射鍍膜。真空蒸鍍指在真空中,把蒸發料(金屬)加熱,使其原子或分子獲得足夠的能量,克服表面的束縛而蒸發到真空中成為蒸氣,蒸氣分子或原子飛行途中遇到基片,就淀積在基片上,形成薄膜。濺射鍍膜則利用高能粒子(通常是由電場加速的正離子如 Ar+)撞擊固定表面,使表面離子(原子或分子)逸出。CVD 單獨的或綜合地利用熱能、等離子體放電、紫外光照射等形式,使氣態物質在固體表面發生化學反應并在該表面上沉積,形成穩定固態薄膜。
  原子層沉積設備
  是一種可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中,新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯的,這種方式使每次反應只沉積一層原子。
  電鍍設備
  半導體電鍍是指在芯片制造過程中,將電鍍液中的金屬離子電鍍到晶圓表面形成金屬互連。導體電鍍設備主要分為前道銅互連電鍍設備和后道先進封裝電鍍設備。前道銅互連電鍍設備針對55nn、40nm、28nm 及20-14nm以下技術節點的前道銅互連鍍銅技術Ultra ECP map,主要作用在晶圓上沉淀一層致密、無孔洞、無縫隙和其他缺陷、分布均勻的銅;后道先進封裝電鍍設備針對先進封裝電鍍需求進行差異化開發,適用于大電流高速電鍍應用, 并采用模塊化設計便于維護和控制,減少設備維護保養時間,提高設備使用率。
  7、拋光
  拋光設備依靠非常細小的拋光粉的磨削、滾壓作用,除去試樣磨面上的極薄一層金屬。拋光常常用于增強產品的外觀,防止儀器的污染,除去氧化,創建一個反射表面,或防止腐蝕的管道。在半導體制造的過程中,拋光用于形成平坦,無缺陷的表面,用于在顯微鏡下檢查金屬的微觀結構。拋光過程中可以使用拋光墊和拋光液。
 

尼康半導體設備

 

 
  半導體設備冷卻加熱機組冷凝器種類說明:
  冷凝器是半導體設備冷卻加熱機組中四大配件之一,不同半導體設備冷卻加熱機組廠家帶來的半導體設備冷卻加熱機組冷凝器是有所區別的,那么,半導體設備冷卻加熱機組冷凝器的種類有哪些呢?
  半導體設備冷卻加熱機組冷凝器根據冷卻介質可歸納為四大類,水冷卻式冷凝器在這類冷凝器中制冷劑放出的熱量被冷卻水帶走,冷卻水可以是一次性使用也可以循環使用,水冷卻式冷凝器按其不同的結構型式又可分為立式殼管式、臥式殼管式和套管式等多種??諝饫鋮s式(又叫風冷式)冷凝器,在這類冷凝器中制冷劑放出的熱量被空氣帶走, 空氣可以是自然對流,也可以利用風機作強制流動,這類冷凝器系用于氟利昂制冷裝置在供水不便或困難的場所??諝饫鋮s式冷凝器,在這類冷凝器中制冷劑同時受到水和空氣的冷卻,但主要是依靠冷卻水在傳熱管表面上的蒸發,從制冷劑一側吸取大量的熱量作為水的汽化潛熱,空氣的作用主要是為加快水的蒸發而帶走水蒸氣。蒸發冷凝在這類冷凝器中系依靠另一個制冷系統中制冷劑的蒸發所產生的冷效應去冷卻傳熱間壁另一側的制冷劑蒸汽,促使后者凝結液化。
  半導體設備冷卻加熱機組換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。 換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強的物料,因此,要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。 換熱器的分類比較廣泛:一般按工藝功能分類:可分為冷卻器、冷凝器、加熱器、再沸器,蒸發器、換熱器等。如按換熱器的傳熱方式和結構分類:則可分為間壁式換熱器和直接接觸式換熱器等。其中前一種換熱器常用的有夾套式、列管式、套管式等。其中列管式冷凝器該換熱器結構簡單,清洗方便,適應性強,傳熱效果好,是化工生產中應用廣泛的一種傳熱設備。
  不同半導體設備冷卻加熱機組廠家的冷凝器種類是有所區別的。
  以上知識僅供參考,希望對您有所幫助!

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