前端電(diàn)子制造：流程，挑战和改进

2020-04-21

什么是前端電(diàn)子制造

前端電(diàn)子制造是指半导體(tǐ)制造过程的一部分(fēn)。每个半导體(tǐ)電(diàn)子器件，例如微控制器，逻辑IC甚至是简单的MOSFET晶體(tǐ)管，都是通过一系列过程生产的，然后才以我们熟悉的尺寸交付。

前端電(diàn)子制造是指晶圆的制造和探测过程，而后端制造则是将晶圆切割，组装并包装到不同封装中的过程。然后，半导體(tǐ)采用(yòng)QFP，SOP，SOIC以及PCB设计中使用(yòng)的其他(tā)常见形状的形状。

在半导體(tǐ)工厂中，前端電(diàn)子制造是通过掺杂半导體(tǐ)晶圆开始的。该过程将绝缘硅上的某些區(qū)域变成导電(diàn)區(qū)域。掺杂通常是通过在称為(wèi)扩散的过程中在炉中的硅芯片上引入掺杂气體(tǐ)来完成的。可(kě)替代地，可(kě)以通过将電(diàn)子束投射到硅管芯上的离子注入来进行掺杂。

硅芯片也要经历光掩膜的过程，其中某些區(qū)域被紫外線(xiàn)曝光掩盖。最终用(yòng)溶剂蚀刻掉未保护的區(qū)域。金属沉积是前端制造过程的一部分(fēn)，在该过程中，金属原子被投射到硅表面上以形成金属薄层。

经过一系列上述过程之后，在称為(wèi)备用(yòng)的过程中减小(xiǎo)了晶片的厚度。然后，晶圆探测开始验证管芯和制造过程的功能(néng)。通过探针测试的晶圆模具将被发送到后端制造。 

前端電(diàn)子制造中的挑战

半导體(tǐ)制造不是在游戏。為(wèi)了交付功能(néng)性硅晶片，制造商(shāng)面临挑战。光罩室的空气质量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超过手术室中的空气质量。在立方英尺的空气中，如果存在超过1个0.5微米的粒子，则对于制造过程而言是不令人满意的。

前端電(diàn)子设备制造的另一个障碍是静電(diàn)荷的出现。以ESD的形式，電(diàn)荷可(kě)能(néng)会通过吸入附近的异物(wù)来污染芯片。ESD也可(kě)能(néng)在前端制造过程中或之后损坏晶圆。这种情况会降低制造业的产量。 

物(wù)流问题也影响制造商(shāng)，因為(wèi)前端流程通常比后端流程慢。这将导致库存计划中的问题，并可(kě)能(néng)导致超支。 

改善前端電(diàn)子制造

对于制造商(shāng)而言，良率是至关重要的数字，并且已经采取了各种策略来提高前端制造的效率。IoT在工业4.0中的引入利用(yòng)了数据，使制造商(shāng)能(néng)够更好地检测过程線(xiàn)中的故障。通过在不同的过程点放置用(yòng)于不同参数的传感器，制造商(shāng)可(kě)以更好地控制分(fēn)析并提高产量。 

使用(yòng)机器以很(hěn)大程度地减少人与人之间的互动以及安装更好的空气循环系统也减少了对晶片的污染。IC设计人员还需要应对半导體(tǐ)缩小(xiǎo)的挑战，在这些挑战中，诸如信号完整性，更小(xiǎo)的节点和泄漏等因素可(kě)能(néng)会影响制造工艺。