半导体生产设备有哪些

光刻工艺流程中最核心的半导体设备是光刻机. 光刻机是半导体设备中技术壁垒最高的设备. 其研发难度大, 价值量占晶圆制造设备中的 30%。 光刻工序所使用的半导体设备除了核心设备光刻机外, 还需要涂胶机、 显影机、 清洗机等。

1. 半导体主要有四个组成部分: 集成电路、 光电子器材、 分立器材和传感器

集成电路是半导体工业的核心, 占到了 80%以上。 集成电路包括逻辑芯片、 存储芯片、 模拟芯片和 mpu等。 集成电路在性能提升和小型化方面起着重要作用, 对于电子产品的功耗、 占用空间、 散热等方面都有显著影响。 光电子器材主要指激光器、 探测器等, 应用于通信、 显示、 照明、 生物医疗、 后工序等领域。 分立器材主要指功率器件, 比如二极管、 晶闸管等, 用于电力电子、 汽车电子、 通信等方面。 传感器主要是指基于半导体材料制造而成的各种传感器, 用于感知环境的温度、 ***度、 压力等参数。

2. 半导体生产的基本原料是硅

硅是地壳内第二丰富的元素, 而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含 25%的硅元素, 以二氧化硅(SiO2)的形式存在, 这也是半导体制造产业的基础。 硅熔炼是将硅石经高温还原反应生成纯度足够高的硅的过程, 主要包括石磨、 炉石矿预处理、 萃取冶炼、 精炼等步骤。 硅的提纯主要通过气相法、 液相法和固相法来实现, 以获得高纯度的硅材料。

3. 主要半导体设备及所用材料

1）氧化炉: 用于为半导体材料进行氧化处理, 提供要求的氧化氛围, 实现半导体预期设计的氧化处理过程, 是半导体加工过程的不可缺少的一个环节。 所用材料包括硅片、 氧气等。

2）沉积设备: 用于沉积各种半导体薄膜, 如二氧化硅(SiO2)、 氮化硅(Si3N4)、 硅酸盐(Silicate)等, 实现半导体器件的绝缘层、 导电层等功能。 主要材料包括硅片、 化学气体等。

3）蚀刻设备: 用于去除半导体材料表面非所需部分, 形成半导体器件的图案和结构。 主要材料包括硅片、 高纯酸、 碱等。

4）离子注入设备: 用于对半导体材料进行定向注入离子, 改变材料的导电性质, 形成半导体器件。 主要材料包括硅片、 正离子束等。

4. 半导体封装测试设备

主要半导体封装测试设备包括减薄机、 四探针测试机、 封装测试机等。 减薄机通过减薄/研磨的方式对晶片衬底进行减薄, 改善芯片散热效果, 有利于后期封装工艺。 四探针测试机主要用于对半导体器件进行电性能测试, 包括电流、 电压、 电阻等参数的测量。 封装测试机主要用于对封装好的半导体器件进行电学、 力学、 温度等性能的测试和验证。

5. 半导体生产设备在半导体产业链中的应用

半导体设备主要应用在半导体产业链中的晶圆制造和封装测试环节。 硅片制造是半导体制造的第一大环节, 硅片生产主要包括硅提炼与提纯、 单晶硅生长、 晶圆成型等三个主要环节, 涉及长晶、 切片、 倒角、 研磨、 刻蚀、 抛光、 检测等工艺流程。 其中单晶炉是核心设备, 用于生长具有特定晶体结构和纯度要求的单晶硅。 硅片制造设备还包括切片机、 研磨机、 刻蚀机、 抛光机、 检测设备等。 封装测试环节主要包括封装设备和测试设备。 封装设备主要用于将半导体器件封装在封装体中, 以保护芯片及实现电气连接, 包括铅排机、 贴片机、 焊接机等。 测试设备主要用于对封装好的半导体器件进行电学、 力学、 温度等性能的测试和验证, 包括测试机、 校准设备等。

半导体生产设备包括光刻机、 氧化炉、 沉积设备、 蚀刻设备、 离子注入设备、 薄膜测量设备、 减薄机、 四探针测试机、 封装测试机等。 这些设备在半导体工艺流程中起到关键作用, 是半导体产业的重要组成部分。