¿Qué son los Equipos de Fabricación de Semiconductores?
Los equipos de fabricación de semiconductores son equipos utilizados para fabricar los semiconductores empleados en transistores y circuitos integrados.
Los semiconductores se utilizan en muchos dispositivos electrónicos, como servicios en la nube y centros de datos, así como ordenadores personales y teléfonos inteligentes. Las innovaciones técnicas en semiconductores avanzan teniendo en cuenta el almacenamiento de información y las operaciones de valores numéricos y lógicos con semiconductores, así como su alta velocidad de procesamiento, eficiencia energética y ahorro de espacio.
El progreso espectacular de los equipos utilizados para fabricar estos semiconductores es esencial en consonancia con el mayor rendimiento y la innovación tecnológica de los semiconductores.
Usos de los Equipos de Fabricación de Semiconductores
Como su nombre indica, los equipos de fabricación de semiconductores se utilizan para producir semiconductores. Entre los principales componentes de los semiconductores se encuentran los transistores y diodos, que son elementos individuales utilizados para el control eléctrico, como el flujo y la dirección de la electricidad en los equipos; las CPU, que controlan el procesamiento aritmético de datos como los programas en los equipos; y la memoria, que almacena datos como los programas.
También hay sensores de imagen CMOS que se utilizan en las cámaras, y los equipos de fabricación de semiconductores son útiles para producirlos.
Principios de los Equipos de Fabricación de Semiconductores
Las operaciones básicas de los equipos de fabricación de semiconductores pueden clasificarse en diseño de circuitos y patrones, creación de fotomáscaras, procesos frontales y procesos posteriores.
1. Diseño de Circuitos y Patrones
El diseño de circuitos y patrones implica el diseño de circuitos que realicen las funciones requeridas y el estudio de patrones eficientes mediante una serie de simulaciones. El diseño de patrones para dispositivos semiconductores utiliza software CAD especializado.
2. Creación de Fotomáscaras
La creación de fotomáscaras consiste en crear placas originales para transferir patrones de circuitos a obleas semiconductoras. Los transistores y el cableado en la superficie de una oblea semiconductora son extremadamente detallados, y el patrón del circuito se amplía en la superficie de una placa de vidrio transparente.
3. Procesos Front-end
El proceso front-end llega hasta la creación de un chip en una oblea de silicio. Esta secuencia de pasos se repite muchas veces, e incluye limpieza, fotolitografía, grabado, deposición de película, implantación de iones y planarización.
4. Procesos Back-end
El proceso back-end llega hasta el punto en que los chips semiconductores fabricados en obleas de silicio se subdividen para completar el chip. Los procesos incluyen el corte en cubos, la unión de troqueles, la unión de alambres, el moldeado y la inspección.
Tipos de Equipos de Fabricación de Semiconductores
Los equipos de fabricación de semiconductores se pueden clasificar a grandes rasgos en equipos de diseño de semiconductores, equipos de fabricación de fotomáscaras, equipos de fabricación de obleas, equipos de procesamiento de procesos de obleas, equipos de ensamblaje, equipos de inspección y equipos relacionados con los equipos de fabricación de semiconductores.
1. Equipos de Diseño de Semiconductores
Se ha desarrollado software CAD específico para el diseño de circuitos y patrones.
2. Equipos de Producción de Fotomáscaras
Una fotomáscara, también conocida como placa seca de vidrio, es una placa de vidrio o cuarzo en la que se forman las placas patrón originales utilizadas en el proceso de fabricación de componentes de circuitos electrónicos. Los equipos de fabricación de fotomáscaras depositan una cortina de protección contra la luz, como el cromo, sobre un sustrato de vidrio y dibujan un patrón de circuito utilizando un láser o un haz de electrones. También se utilizan reveladores, equipos de grabado en seco y equipos de inspección.
3. Equipos de Producción de Semiconductores
El proceso de fabricación de los semiconductores comienza con la obtención de lingotes de silicio monocristalino de alta pureza. Estos lingotes se cortan en obleas de un grosor específico utilizando un equipo de corte con cuchillas de diamante.
Posteriormente, las obleas se someten a un pulido para obtener una superficie lisa y se introducen en un horno de oxidación a alta temperatura, donde se crea una película de óxido en la superficie. Además, se aplica una sustancia fotosensible llamada fotorresistente mediante un equipo de recubrimiento y revelado.
La imagen de la fotomáscara se reduce y se expone en la superficie de la oblea para formar el patrón de circuito. Para este proceso, se utilizan equipos de exposición específicos para semiconductores. A continuación, se emplean equipos de grabado y eliminación para eliminar las capas de óxido y resistencia innecesarias.
Los equipos de implantación iónica y recocido se utilizan para introducir sustancias como boro o fósforo en las obleas, lo que las convierte en semiconductores. La oblea se coloca en una máquina de plasma, donde el gas inerte forma una película metálica de aluminio para el cableado de los electrodos en la superficie de la oblea.
Por último, cada chip de la oblea se verifica individualmente en equipos de inspección para determinar si es funcional o defectuoso. Una vez completado este proceso de inspección, se finaliza el proceso de fabricación mencionado anteriormente.
4. Equipos de Procesamiento para el Proceso de Obleas
En el proceso posterior, las obleas se cortan primero y se separan en chips individuales utilizando equipos de sierra de corte en dados. A continuación, los chips se fijan en el leadframe.
5. Equipos de Montaje
En primer lugar, se utiliza un equipo de unión de chips para unirlos al leadframe mediante alambres de unión. A continuación, los chips se empaquetan con resina mediante un equipo de moldeado. Esto sirve para protegerlos. A continuación, los semiconductores se cortan y se separan del leadframe con una matriz y los cables externos se moldean para darles la forma deseada.
6. Equipo de Inspección
Para excluir los defectos iniciales, se lleva a cabo una prueba acelerada de tensión y temperatura, conocida como burn-in, mientras se realizan las pruebas de funcionamiento. Por último, se llevan a cabo pruebas de características eléctricas e inspecciones visuales de la estructura para eliminar los productos defectuosos, y también se requieren pruebas de fiabilidad, como pruebas medioambientales y pruebas de vida útil a largo plazo.