塑造半导体晶片制造的趋势

在这次采访中，PerkinElmer公司的应用市场主管Chady Stephan博士向AZoM讲述了半导体晶圆制造的当前趋势。

首先，您能否向我们介绍半导体行业？

半导体是在其温度升高时电力的能力增加的材料。也就是说，它有时充当导体，有时候是绝缘体。其导电能力依赖于半导体材料的电子特性正常工作。亚博网站下载这些材料通常亚博网站下载包括硅，锗和砷化镓，以及有机半导体。

半导体器件制造是用于制造半导体器件的过程，通常是用于集成电路(IC)芯片中的金属氧化物半导体(MOS)器件，这些器件存在于日常的电气和电子设备中。它是一个由光刻和化学处理步骤组成的多步骤序列，在此过程中，电子电路逐渐建立在纯半导体材料制成的硅基晶片上。

随着摩尔定律的观察和预测，半导体行业不断发展，微芯片或集成电路（IC）上的晶体管数量每两年翻一番。制造商和研发机构不断寻求通过使用更纯净的化学品和试剂来改进工艺，因此需要灵敏可靠的分析测试解决方案。设备需要提供低水平的关键杂质检测，与在线采样附件无缝集成，用于实时监控，以提高效率和生产正常运行时间。app亚博体育

接下来，您能否告诉我们关于半导体晶圆制造及其生产步骤？

晶片是从一块非常纯的晶体硅(锭)上锯下来的。然后根据预期的用途，通过材料沉积或改性对晶圆进行抛光和功能化。亚博网站下载将抗蚀剂涂在旋转晶圆上以达到均匀层。在这个阶段，我们有一个功能化的晶圆片，它将经历不同轮的光刻——利用透镜、缩小掩模图案并投射到晶圆片上的制造过程。在曝光步骤中，晶片图案被烧入抗蚀剂中。通过蚀刻和加热，然后注入离子，打印出来。

然后通过各种洗涤步骤除去抗蚀剂。该循环重复30至40次，并且有时在处理周期完成之前，制造单个芯片层。晶圆将根据其尺寸持有许多芯片。然后将芯片切出并用于各种电气和电子设备。

半导体行业的一些目前趋势是什么？

除了争夺下一个节点的大小，支持更小、更快和改进的计算能力也很重要。塑造半导体行业的四个主要趋势是：

自动化

广泛的微芯片，融合和芯片设备，都需要越来越多的传感器。

电气化

通过政府法规，驾驶目标和混合动力和电动车辆的增长电力的电气化。

数字连通性

与车辆内外的连接 - 事物互联网（物联网）。从车辆到车辆中的信息娱乐和连通性的平台进行无驱动技术。

安全

防止车辆系统的互连失败;造成灾难性问题和预防恶意被黑客攻击;创造驾驶问题。

这些趋势如何塑造半导体晶片制造，在过去的五到10年内如何改变/开发？

上述趋势以及对消费者，通信，数据处理和工业电子的需求增加，演变了该行业来使用更先进或改进的硅型晶片。作为示例，碳化硅晶片用于光电子，太阳能逆变器和工业电机驱动器，而硅锗和砷化镓（GaAs）正在寻找推进基于硅的激光器的方法。

涉及半导体晶圆试验时，行业目前面临的一些最大障碍是什么？

以上突出的行业趋势肯定是使半导体晶片测试更加困难。主要挑战是围绕规模的，设备尺寸变得越来越小，需要越来越改善的检测限。在大器件上的小缺陷或污染不会在更小的设备上具有与相同的缺陷具有这样的不利影响。

过去用于制造大型设备的制造工艺可能不适用于小型设备，并可能导致缺陷。制造和清洁过程中使用的材料需要提高纯度。从原材料到最终产品涉及多个清洁过程，每个步骤都有可能提高清洁度或在过程中引入污染。在选择材料及其应用时需要非常小心。亚博网站下载

此外，为了进一步发展和应对对设备日益增长的需求，工业可能需要转向替代材料，这将需要一整套全新的方法，可能还需要额外的分析技术。亚博网站下载

在失效分析和QA/QC方面，有哪些挑战?如何克服这些挑战?

要获得完美的最终产品，需要克服一系列挑战。这些都属于晶圆缺陷管理的范畴，这些问题可以在制造过程的任何阶段引入。因此，需要在晶圆制造过程的多个阶段进行测试，从原材料制造过程开始。多种分析技术可用于确定元素和有机成分以及材料的物理测试。亚博网站下载

在将起始材料引入制造过程之后，将存在晶亚博网站下载片官能化过程，其中功能表面结合基板的性质和官能化基团以产生可以组合各个方面的材料。另外，涂层可以施加到晶片上以帮助晶片处理或实现进一步处理的所需功能。在这些情况中的每种情况下，需要确定涂层的存在，含量和均匀性。

最后，任何残留的杂质都可能对晶片和/或最终制造装置的性能产生负面影响。因此，在整个制造过程中，控制和检测杂质是必不可少的。

在常规QA / QC分析方面，必须具有可靠的仪器和软件，易于使用，可以运行标准方法，适用于它的环境。对于质量控制和故障分析，可以进行质量控制和故障分析仪器必须是通用的，提供最高的性能来克服一系列问题。

你能告诉我们一些关于频谱3的MappIR附件吗™ 红外系统？

PerkinElmer光谱3^TM值MappIR系统可以自动测量从2”(50mm)到12”(300mm)的整个硅片尺寸范围。它允许以透射或反射采样模式采集FT-IR光谱，并运行标准的晶片FT-IR方法。MappIR系统的主要优点是能够使用标准预设模式或用户自定义模式在晶圆上的多个点执行这些自动化测量。

因此，可以在整个晶片上确定硅晶片临界参数的一致性，而不是在晶片的中心的1点处确定。由于每个晶片在处理时产生许多单独的组件，因此需要整个晶片上的一致质量。该软件根据所需的方法和计算来控制测量位置，数据收集和数据分析。

而且，可以使用包括碳和氧测定的系统，涂层和电介质的测量和膜厚度测定来执行一系列标准FT-IR硅晶片应用。

Spectrum 3™FT-IR系统有多重要 - 市场上可能已经提供的是什么？

光谱3.^TM值FT-IR是半导体和相关行业的真正多功能的FT-IR平台。除了上面讨论的Mapir系统功能外，还可以使用频谱3的功能范围和应用范围^TM值跨度比仅仅硅晶片测量更宽。光谱3.^TM值三级系统提供了软件自动访问近，中线和红外光谱范围，每个范围都有自己选择的可互换采样模块。

例如，PerkinElmer EGA 4000是一个独特的采样模块，允许TG-IR连接集成到Spectrum 3的样品室中^TM值因此，允许测试制造中使用的部件的热劣化。在中红外地区，光谱3^TM值可用于使用通用（衰减的总反射率）ATR配件的快速原料亚博网站下载ID。此外，频谱3^TM值可配备PerkinElmer SpotlightTM 200i FT-IR显微镜或聚光灯400 FT-IR成像系统，用于设备故障排除，例如检测和识别污染物和缺陷以及涂层均匀性或故障的测试。可以扩展灵活平台以满足不断变化的需求，并为所有应用提供完整的解决方案。

PerkinElmer Spectrum Touch软件通过一个简单的“按钮”操作员用户界面实现了开发方法，最大限度地减少了培训需求。任何方法、数据、结果或光谱库都可以使用PerkinElmer NetPlus for IR软件从云中存储和检索，从而实现方法的一致性全球实施和更大的协作。

读者在哪里可以找到更多信息？

读者可以找到与Mappir相关的其他信息，频谱3^TM值通过下面提供的链接，FT-IR，以及半导体的PerkinElmer资源：

晶圆分析用MappIR附件

珀金莱默光谱3 FT-IR

PerkinElmer半导体和电子产品

关于PerkinElmer

PerkinElmer是一位致力于创新以实现更健康世界的全球领导者。我们在全球拥有12500名员工的专业团队致力于为客户提供无与伦比的体验，帮助他们解决关键问题，尤其是影响诊断、发现和分析解决方案市场的问题。我们创新的检测、成像、信息学和服务能力，再加上深厚的市场知识和专业技能，帮助客户获得更早、更准确的见解，以改善我们周围的生活和世界。

关于Chady Stephan博士

Chady Stephan博士拥有分析化学博士学位来自蒙特拉尔大学的救援人士。他作为QSAR风险评估服务的项目经理，然后他加入PerkinElmer作为支持各种元素分析平台的无机产品专家。元素分析中的一个思想领导者与20多个同行评审篇章和书籍章节，他目前领导由营销，技术营销，应用科学家和战略家组成的多功能团队，重点是为PerkinElmer提供完整的应用市场的完整解决方案。