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tekhne在半导体制造行业用的设备运用分析
半导体是半导体集成电路的缩写。 它是一种物质，既具有导电性良好的“导体"，又具有不导电性不多的“绝缘体"的特性。
此外，由晶体管（控制电流的元件）和使用半导体的二极管等电子元件组成的电路有时称为IC（集成电路集成电路）。 如果您想象导体是铁等金属，而绝缘层是橡胶，可能会更容易理解。
如上所述，半导体具有导电的“导体"材料和不导电的“绝缘体"物质之间的特性。 “导体"、“绝缘体"和“半导体"之间的区别是技术术语中“禁止带隙"能量范围的差异。 从电子占据的最高能带“（价带）"， 能量带到低能带“（传导带）"下端之间的空间称为禁带，价带与导带之间的能带称为禁带。 作为没有禁令的一个例子， 其中包括金属系统。 许多金属容易导电，即电子很容易移动。 相反，大型禁止带的例子包括陶瓷、橡胶和玻璃。 因为电子不能移动， 它们中的许多不允许电流流动，被称为绝缘体。
另一方面，当半导体的禁止带比金属宽且小于绝缘体时，电流通过向电子施加能量（例如热量和电压）来流动。 因此，通过有意将杂质与半导体本身混合，可以改变电子和（原子）空位的流动，也可以控制电性能。 敢于添加的杂质 这将半导体分为n型和p型。
n型半导体：通过在元素周期表中的IV族元素（硅，锗Ge等）中加入微量的V族（磷P，砷As，锑Sb等）制成的本征半导体（仅由硅Si组成的半导体）。 当加入V族时，V族价电子中的一个剩余电子可以自由移动（自由电子）。 自由电子带负电荷，通过移动，电阻降低并施加能量。 + 通过被吸引到两极，电流流动，并且出现半导体的特性。
P型半导体：本征半导体是通过在元素周期表中的IV族元素（硅，锗Ge等）中添加微量的III族元素（硼B，铟In等）制成的。 当向IV族加入少量III族时，缺少一个电子，缺失的空穴称为空穴。 当在这种状态下施加电压时，附近的电子移动到这个空穴。 此外，电子的转移会导致在其他地方形成空穴。 通过这种重复，电子似乎稳定地向极侧移动。 因此，当施加能量时，它被吸引到+极，并且电流流动，揭示了其作为半导体的特性。
n型半导体和p型半导体的结点仅具有在一定方向上传递电流的功能。 由于键合，n型半导体的自由电子和p型半导体的空穴相互吸引，在结表面键合，然后消失。 换句话说，电子不再存在于结面，并且状态与绝缘体的状态相同。 这些电子不再存在的层称为耗尽层。 在绝缘体的这种状态下，当电极连接到n型半导体侧并且+极连接到p型半导体侧并施加电压时，电子从n型流向P型。
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由于半导体非常精确，因此有许多制造工艺。 该过程大致分为两部分，称为“前端过程"和“后端过程"。 如果想到半导体结构完成之前的前端工艺，而后处理直到最终的半导体产品完成，可能会更容易理解。
1）电路和图案设计 首先，我们设计
制造什么样的半导体，即电路图案。 由于所需的电路模式因半导体的应用而异，因此设计每次也会发生变化。 由于模式复杂，似乎重复并完成操作测试。
2） 光掩模创建 创建一个掩模，用于在
半导体衬底上转移步骤1）中设计的电路。 到目前为止，它是使用计算机的案头工作。
3）硅锭切割半导体的基础
是硅单晶。 首先，在保持单晶的同时将液态硅拉出以产生硅锭。 然后用线锯将硅锭切成薄片，制成圆盘状晶圆。 由于硅锭是圆形的，而半导体通常是方形的，因此一个晶圆可以获得的平方数直接影响生产效率。 截至 2022 年，通常有超过 300 毫米和 450 毫米或更多。
4）抛光硅片
硅片表面不平整，因此需要平滑。 为了使其光滑，使用研磨材料和抛光垫使其成为镜面。 这就是 Techne 的露点仪和氧气计的用武之地。 当晶圆在抛光后被氧化时，它成为一个干扰因素，因此需要确认氧气浓度低。
5）硅片的氧化
从这里开始，制造半导体的层压过程开始。 在每个过程中，必要的过程重复多次以制造产品。 氧化硅是一种绝缘层，即不导电的层，因此当需要绝缘层时，它在高温下被氧化以形成厚厚的氧化膜。
6）薄膜形成 在
硅片的表面上，有一个附着薄膜的过程，薄膜是电路的材料。 薄膜有几种方法，但目前实际使用的方法有两种。 为了去除水分和氧气，在真空中进行处理或用惰性气体（如氮气（N2）或氩气（Ar））代替。 如果可以在真空中处理，则首先处于无物的状态，因此很有可能不存在水分和氧气等杂质，因此优先选择。
以下工艺是典型的真空工艺。
CVD（化学气相沉积）法：利用待稀释材料的气体通过化学反应附着薄膜的方法 溅射法：使用薄膜形成材料的方法，该材料通过放电使材料电离，然后将其与硅片表面碰撞以附着薄膜
7）光刻胶应用 应用所谓的光刻胶，对光发生反应
并抵抗9的蚀刻）。 这允许您仅刻录所需的电路模式。
8）照射
曝光光，仅将暴露在光线下的区域的光刻胶膜改变并转移到硅片表面。 可以说，这个过程需要精细的技术。 然后，将其浸入显影剂中，仅溶解硅晶片的裸露部分。 其余部分的光刻胶膜为9的蚀刻掩模）。
9）蚀刻 这是用溶液刮
掉氧化膜和薄膜的过程。 光刻胶残留的部分不会被刮擦。 蚀刻类型包括使用溶液的湿法蚀刻和使用气体的干法蚀刻。
10）抗剥离和清洁
剩余的光刻胶通过与化学品和气体的化学反应剥离。 如果在最后进行清洁，则创建预期的电路。
11）离子注入 通过添加通过热处理活
化的杂质离子，可以改变半导体的特性。
12） 硅片平滑 由于可能会施加
薄膜或硅片本身可能不均匀，因此请重新抛光。 7）光刻胶涂层~12）通过重复该过程直到硅片平滑， 制作所需的电路。
13） 电极形成
将金属嵌入硅片中。
14） 晶圆缺陷检测 一种
称为探针台的直立检测装置用于测试每块硅晶圆，以确保其具有最初设计的功能。
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我们周围的空气乍一看似乎很干净，但实际上有微小的垃圾，看不见的病毒和细菌。 当在这样的环境中进行半导体制造时，半导体首先具有微观结构，因此即使电路之间粘附有细小灰尘，不良产品的可能性也会显着增加。 它不是半导体，但是如果你做手术，如果手术室在这样的环境中，你可能会担心传染病，对吧？ 在这种情况下，创建了符合最高卫生标准的洁净室。 洁净室中的空气通过高性能过滤器充满清洁空气，没有碎屑。 洁净室中的气压设置高于外部。 这是为了在洁净室中保持正压，使脏空气在进出时不会从外部进入。 直到2011年，根据美国联邦标准209E清洁度等级，洁净室的清洁度标准被称为100级或1000级。 目前，根据ISO的规定，每立方米1.0μ或以上的粉尘颗粒数为1~1级。 此外，Techne Measurement还有一个属于9级的洁净室。
在半导体开发和制造过程中，去除颗粒、水分和氧气等干扰因素是一个主要问题。 为了确认消除干扰，我们的露点仪、温湿度计和血氧仪用于半导体制造、运输和检查等各种过程。 还用于除湿空气（干燥空气）的除湿，以及测量和控制氮气、氩气、氦气、氢气等的气体纯度。 相反，有些过程需要大量的水分， 在此过程中，使用露点计来确保恒定的水分含量。 主要使用以下产品。
（1） 将水分含量控制在极少量（ppb ~ 100 位 ppm）的工艺 ⇒ TK-100电容露点仪（氧化铝型），
可测量低至-60°C露点 （660） 以痕量（ppm）控制水分含量的工艺 TE-95 露点仪（聚合物型）
低露点可达
⇒-99°C （060）最重要的工艺，MBW镜面冷却型（镜面型）露点仪，可测量高达
⇒-33°C~+<>°C露点
（<>）需要相对湿度水平控制的过程洁净室
⇒简易EE<>
（<>）需要大量的水分， 需要管理恒定水分含量的过程 EE<>温湿度计，在防止冷凝的环境中采取措施，主要用于测量
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（1）需要通过氢气替代等去除氧气的工艺 2001LC原电池血氧仪，可确认
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（<>） 需要在无氢气的情况下测量痕量氧浓度的过程 <>型氧化锆血氧仪能够测量低至
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