爱游戏-照亮半导体创新之路

[导读]上海2024年9月5日 /美通社/ -- 全球半导体行业正处在爆炸性增加的轨道上,估计到2030年市场范围将到达惊人的1万亿美元(2023年跨越5000亿美元)。这类扩大首要由微处置器的延续小型化和不竭加强的机能所鞭策。每代更小、更壮大的芯片都使得全新的手艺成为可能,同时也下降...

上海2024年9月5日 /美通社/ -- 全球半导体行业正处在爆炸性增加的轨道上,估计到2030年市场范围将到达惊人的1万亿美元(2023年跨越5000亿美元)。这类扩大首要由微处置器的延续小型化和不竭加强的机能所鞭策。每代更小、更壮大的芯片都使得全新的手艺成为可能,同时也下降了现有利用的本钱。这缔造了一个"良性轮回",此中芯片手艺的改良带来了新的产物和办事,进而鞭策对更进步前辈半导体的进一步需求。

照亮半导体创新之路

现在,有几个江南体育要害行业在很年夜水平上鞭策了这类需求。一个是汽车行业,汽车正在成为一种装有轮子的智妙手机,重点在在动力传动系统的电气化和增添车辆主动化的计较能力。另外一个鞭策增加的范畴是高机能计较,首要是为了知足人工智能(AI)和云计较不竭扩大的需求。跟着这些市场的成长,5G收集激增带来的无线根本举措措施需求也随之呈现,功率半导体和处置器在收集基站和终究用户解决方案(如智妙手机、家庭和办公室计较)中占有主导地位。最后,半导体在工业市场,如工场主动化、物流等方面也阐扬着庞大感化。对半导体行业,虽然相对其他行业,特殊是汽车和高机能计较行业,其增加相对较低,但这是一个很是不变和可延续的市场。

所有这些市场都要求在采取特定工艺手艺节点的晶圆厂中制造集成电路(IC)。凡是,年夜大都工业和汽车电子解决方案采取成熟的工艺节点,即28 nm或更年夜尺寸,而高机能计较和无线解决方案则需要最早进的节点。

不管手艺节点若何,Coherent高意都有解决方案,可以在IC制造的前端和后端多个工艺步调中供给激光器、光学元件和材料。以下是对一些要害工艺步调的回首…

实现极紫外(EUV)光刻

光刻是半导体系体例造中的焦点工艺,将掩模上的电路图案投影到硅片上的感光层上,以建立现实的器件(例如晶体管)布局。传统的半导体光刻利用248 nm或193 nm的准份子激光器来实现这一工艺。这些激光器已将半导体行业带到了"10 nm工艺节点"(节点是与电路元件最小特点尺寸相干的术语)。但是,为了实现更小的特点尺寸,基在物理学常识,需要利用更短波长的光。

极紫外光刻(EUV)代表了这一范畴的一个要害前进。EUV光刻手艺利用波长约为13.5 nm的光。这使得芯片制造商可以或许到达7 nm、5 nm、3 nm和2 nm工艺节点。

要发生这类极紫外光,一个高功率的红外CO₂激光器照耀一束细小的熔融锡滴液。激光使锡蒸发并构成等离子体(一种气体,其电子从原子中被剥离出来)。这类等离子体发射极紫外光。

发生并传输极紫外光的进程是极为复杂且具有挑战性的,需要使人难以置信的切确度,和在极端前提下确保靠得住运行。靠得住性是要害,由于半导体系体例造工场一旦呈现宕机,每小时可能造成数十万乃至数百万美元的损掉。

图:Coherent高意为EUV光刻工具提供众多光学元件,包括金刚石窗口、CdTe激光调制器和ZnSe激光光学元件。

图:Coherent高意为EUV光刻东西供给浩繁光学元件,包罗金刚石窗口、CdTe激光调制器和ZnSe激光光学元件。

EUV光刻装备中的CO₂激光器和光束传输系统包括很多光学元件,如透镜和镜片。固然,Coherent高意(原II-VI)自20世纪70年月以来一向是红外光学范畴的行业标杆。这是公司的立业之本,没有人比我们更领会这项手艺。这就是为何我们是EUV CO₂激光系统中CO₂激光光学元件的首要供给商。

EUV系统中另外一个主要的光学元件是金刚石窗口。这些窗口用在密封激光系统,庇护其内部各类模块免受情况影响,同时答应极高功率的CO₂激光无衰减地经由过程。

固然ZnSe材料凡是用在建造CO2激光波长和EUV系统中的庇护窗口,但在一些要求极其刻薄的位置,金刚石材料窗口更受青睐,缘由有几个。一个首要缘由是金刚石在极高激光功率程度下具有低热透镜效应。热透镜效应会致使光束畸变、像差和核心位置转变,所有这些城市影响系统机能。

另外,金刚石在所有已知材猜中具有最高的热导率,低热膨胀系数(CTE),和不凡的高硬度。这意味着金刚石可以处置高功率的激光光束,最小限度地畸变或恶化。而且,它可以承受并有用披发由接收激光引发的任何加热。

得益在我们的垂直整合制造能力,Coherent高意是这些年夜面积多晶金刚石窗口的首要供给商。我们利用化学气相沉积(CVD)在我们的反映器中发展金刚石晶体,这些反映器基在我们本身的专有设计和工艺手艺。这使我们可以或许精准节制晶体发展进程,确保EUV光刻系统窗口所需特征。

我们的专业技术还包罗为EUV光刻系统制造布局机械组件。这些组件由非凡的陶瓷材料制成,如反映键合碳化硅(RB-SiC)。

RB-SiC具有出色的机械和热不变性,使其很是合适用在检测、计量和光刻等半导体利用。支持EUV光学系统布局的不变性相当主要,只有利用这类RB-SiC陶瓷才能实现。

Coherent高意综合利用传统的陶瓷制造工艺和新开辟的增材制造手艺出产RB-SiC。采取这些方式,可以出产出年夜型和复杂的外形,到达接近完善的纯几何外形,仅需要少少的后续周详加工。这些年夜型光学组件布局支持EUV装备内的光学系统,即便在卑劣的高功率等离子体源情况中,也能确保系统连结切确的光学瞄准。

为何小型集成电路为检测带来庞大挑战

晶圆检测——在出产进程中辨认缺点的工艺——自从半导体行业早期就很是主要,而且跟着每代芯片的推出而变得愈来愈要害。这是由于跟着工艺节点尺寸的每次减小,芯片架构变得加倍复杂,包罗新材料的引入,和更小、更周详的特点。这些前进拓展了机能鸿沟,却也为新型缺点的发生缔造了机遇。而在如斯小的标准上履行工艺,即便是晶圆上最细小的缺点也可能致使芯片没法正常工作。

是以,制造商必需在每一个工艺步调落后行严酷的检测,以便尽早发现缺点。进行这些检测有助在优化良率(每片晶圆的可用芯片)、吞吐率(出产速度)和终究的盈利能力。

图:更小的电路特征显著增加了检测需求,这通常最好使用激光来实现。

图:更小的电路特点显著增添了检测需求,这凡是最好利用激光来实现。

激光器是晶圆检测的抱负东西,自半导体行业早期就最先利用。这是由于激光检测是一种非接触方式,供给了无与伦比的活络度和速度。另外,激光的通用性极高,可以被优化用以履行各类分歧的检测使命。

二十年前,当晶体管尺寸为110 nm或更年夜时,可见光波段绿光激光器(532 nm)和紫外(UV)激光器足以胜任缺点检测。跟着电路特点尺寸缩小,需要利用更短的激光波长来检测愈来愈小的缺点。这类改变鞭策了行业向深紫外(DUV)激光方案成长,Coherent高意在2002年推出了首创性的Azure激光器(266 nm)来应对这一挑战。

跟着行业向更小的节点尺寸成长,对检测激光器的要求变得加倍严酷。荣幸的是,这与我们的焦点优势完全一致。我们与进步前辈的晶圆厂装备制造商连结紧密亲密合作,确保我们的产物不但知足现今的半导体系体例造工艺需求,并且可以预感将来。是以,不管是此刻仍是将来,Coherent高意致力在帮忙半导体系体例造商降服检测工艺的挑战。

用在后端工艺制造的光

半导体"后端"工艺是指在晶圆上完全构成电路后所需的工艺。它们包罗晶圆划片、器件剥离和进步前辈封装。固然这些步调的精度要求不和晶圆制造的"前端"工艺,但依然很是有挑战性。跟着电路尺寸变得更小,引入新材料,和封装体例变得加倍复杂,后段工艺也变得愈来愈周详。

图:集成电路主要的生产步骤

图:集成电路首要的出产步调

Coherent高意知足这些需求的一种体例是利用超短脉冲(USP)激光器,这些激光器很是合用在晶圆划片、钻孔和分板工艺。Coherent高意还供给一系列激光器和光学元件,以解决进步前辈封装中很多基在激光的利用,包罗印刷电路板(PCB)和基板钻孔、键合、剥离和打标。这些激光器供给了需要的精度—最主要的是,避免毁伤热敏感电路—从而不影响工艺速度或效力。另外,它们合用在包罗金属、半导体和有机物等多种材料的加工。

Coherent高意还供给立异的陶瓷材料,这些材料用在制造前端和后端工艺装备。像金属基复合材料如许的陶瓷连系了钢的强度和铝的轻巧,可供给高机能、快速运行机械人系统所需的需要刚度和热导率。跟着行业向更快的出产节奏推动,和为了知足对智妙手机和计较机等电子装备日趋增加的消费者需求,确保装备可以或许在不牺牲精度的环境下以更高速度运行,这一点尤其主要。

Coherent高意:助力您立异和成功的合作火伴

迄今为止,我们专注在为半导体装备制造商供给兼具立异手艺和高机能的产物。也有其他公司可以供给高机能产物。凡是,我们的客户选择Coherent高意不但仅是由于这个缘由。

此中一个是利用本钱。在半导体营业中,与产物相干的运营本钱凡是对用户来讲比其原始采办价钱更加主要。这有几个缘由。

起首是宕机时候,前面已提到过。半导体产线中,即便短暂的打算外宕机,其酿成的损掉也可能比年夜大都装备的原始采办价钱高几个数目级。是以,靠得住性和正常运行时候相当主要,由于它们可以帮忙用户节流资金,确保知足出产打算。

第二个缘由是操作一致性和不变性。半导体系体例造有很多步调。在这些步调中,装备操作的任何转变,都可能以一种不会被当即留意到的体例改变正在出产中电路的特征。这意味着在问题被发现之前,制造商可能已出产一段时候的次品了。这就会造成废品或返工,而这两种环境城市致使昂扬的本钱损掉且耗时久长。

是以,装备制造商优先斟酌那些在手艺方面深切专业并有着悠长成功汗青的供给商。可以或许供给合适规格的产物、按时交付并在刻薄的半导体系体例造情况中表示持之以恒,如许的公司更轻易取得装备制造商的青睐与之合作。Coherent 高意在这些方面脱颖而出,几十年来一向连结着超越预期的事迹记实。

跟着手艺变化的程序加速,另外一个身分也呈现了。半导体装备制造商追求那些具有年夜量内部资本和运营范围,而且许诺会在手艺长进行重年夜投资的供给商。这些斟酌长短常需要的,半导体行业在制造愈来愈小的集成电路,装备制造商必需连结工艺装备的延续立异周期。

图:Coherent高意的客户可以放心,我们有一个长期服务的承诺。

图:Coherent高意的客户可以安心,我们有一个持久办事的许诺。

他们还想知道供给商可能会在将来几十年内延续经营,供给办事并保持备件供给。并且,说到办事,他们但愿不管什么时候何地需要,都能当即供给办事。Coherent高意的范围和不变性,和我们重大的全球办事根本举措措施,让我们的客户对我们可以或许在此后的日子里实行所有这些许诺布满决定信念。

领会更多关在Coherent高意为半导体行业供给的产物和办事,请拜候我们的网站。

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