La fabrication des semi-conducteurs se divise en deux parties : "front-end"et "back-end". La fabrication de semi-conducteurs en amont fait référence aux processus de fabrication après que toutes les caractéristiques/circuits ont été créés sur la plaquette. L'association d'une précision et d'une exactitude extrêmes à un débit élevé est une technologie passionnante.
Les servocommandes sont utilisées dans de nombreux processus de fabrication de semi-conducteurs en amont, car elles offrent d'excellentes performances et une grande répétabilité, exactement ce dont a besoin la fabrication de semi-conducteurs haut de gamme.
Inspection des plaquettes
L'inspection optique des wafers recherche les irrégularités susceptibles de provoquer des dysfonctionnements dans le produit final. Les défauts et les nuisances sont facilement identifiés jusqu'à une taille de 30nm, avec une utilisation effective jusqu'à 10nm. L'inspection par faisceau d'électrons surmonte les limites de l'inspection optique et est fiable jusqu'à une résolution inférieure à 3 nm. Bien que l'inspection par faisceau d'électrons permette de détecter les plus petits défauts, elle a un débit plus faible que l'inspection optique. Une fois que les défauts et les nuisances sont identifiés, ils sont cartographiés et réparés ou évités.
Sonde Wafer / Test Wafer
C'est le premier moment du processus de fabrication des semi-conducteurs où les puces sont testées pour voir si elles fonctionnent comme prévu. Les puces sont encore sur la plaquette et sont testées fonctionnellement à l'aide d'un dispositif de test muni d'aiguilles qui entrent en contact avec les circuits à la surface de la puce. Les sondes envoient et mesurent les réponses aux signaux émis par les puces. Les puces qui ne fonctionnent pas sont réparées si possible, sinon elles sont mises au rebut après le processus de découpage.
Découpage de plaquettes
Dans ce processus de fabrication de semi-conducteurs, la plaquette terminée est découpée en puces individuelles. Les méthodes automatisées comprennent le sciage mécanique et la découpe au laser. Le sciage mécanique est réalisé à l'aide d'une scie à découper qui utilise une lame circulaire pour découper la matrice en tailles allant de 35 mm à 0,1 mm. Un équipement de manipulation des matrices est ensuite utilisé pour transférer les puces vers le processus de collage des matrices.
Le mouvement servo est idéal pour contrôler la lame de coupe ainsi que pour positionner la scie à découper et la plaquette.
Die Bond
Les puces individuelles sont trop petites et délicates pour être manipulées seules. Elles doivent être protégées et il doit également y avoir un moyen facile d'assurer l'interface électrique avec la puce. Die Bond, également appelé Die Attach, est le processus de fixation de la puce nue à un substrat.
Dans les étapes suivantes, le substrat servira d'interface entre l'échelle microscopique de la puce et l'échelle macroscopique de la fabrication électronique. Il sera également à la base de l'emballage protecteur de la puce que l'on voit sur les cartes PC.
Wire Bond
Après la liaison de la puce, le processus de liaison par fil relie chaque plot de la puce à un plot correspondant sur le substrat par l'intermédiaire d'un fil d'or fin. Cela constitue la connexion électrique entre la puce de silicium à l'intérieur du boîtier de la puce et les broches à l'extérieur. Le processus de liaison par fil est utilisé sur les boîtiers de puce classiques tels que les boîtiers DIP (dual in-line package), avec le rectangle oblong noir familier dont les broches argentées dépassent comme des pattes d'insecte, ainsi que sur les boîtiers PLCC avec des conducteurs sur les quatre côtés.
Avec un tel nombre de connexions à réaliser sur chaque puce, les fils de liaison se déplacent à la vitesse de l'éclair pour maintenir le débit. En fait, il s'agit de l'une de nos applications à bande passante la plus élevée !
Bosse à souder / Flip Chip
Alternative moderne à la soudure par fil, les puces retournées sont montées "à l'envers". D'où le nom de "flip chip". Au lieu de fils connectés à la périphérie de la puce comme dans le cas du câblage, un ensemble de "bosses" est formé à la surface de la puce. Ces bosses sont ensuite utilisées comme points de connexion entre la puce et l'emballage extérieur. Les avantages de la technologie des puces à bosses sont les suivants
- De meilleures connexions à la puce, par opposition à la liaison par fil où les fils ajoutent une longueur, une capacité et une inductance supplémentaires qui limitent la vitesse du signal.
- Plus de points de fixation disponibles puisque toute la surface de la puce est disponible au lieu des seuls bords.
- Une production plus rapide
- Taille globale du paquet plus petite
Le procédé flip chip est utilisé pour fabriquer des boîtiers de puces Ball Grid Array, également appelés boîtiers BGA.
Encapsulation
Pour terminer le processus de fabrication des semi-conducteurs, la puce et le cadre sont scellés - soit par un composé plastique moulé, soit par la fixation d'un couvercle scellé. Le dé en silicium est maintenant prêt à être utilisé pour la fabrication de produits électroniques.
