1 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Výroba čipů ve firmě ON Semiconductor
Rožnov pod Radhoštěm
Fyzika ve firmě
Přírodovědecká fakulta MU Brno
2 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Obsah
• Firma ON Semiconductor - stručný přehled
• ON Semiconductor v České republice
• Výroba čipů v Rožnově p. R.
• Ukázky procesních bloků
• Vybrané vývojové projekty
• Pozice pro fyziky
3 • M. Libezny • 18-Apr-2012
ON Semiconductor
• ON Semiconductor
Sídlo vedení: Phoenix, AZ (USA)
Počet zaměstnanců: 20 000+
2011 obrat: 3,442 mld. USD
Segmenty trhu Regionální rozdělení trhu
Automotive
Communications
Computing
Consumer
Industrial/Mil/
Aero/Medical
Asia Pacific
Europe
Japan
Americas
4 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Portfolio produktů
5 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Geografické rozmístění
6 • M. Libezny • 18-Apr-2012
ON Semiconductor v České republice
Manufacturing
Wafer fab
(Roznov)
Silicon production
(Roznov)
Development
Design centers
(Roznov, Brno)
R&D Central Europe
(Roznov)
Corporate
Shared
Services
&
Support
Number of employees
Czech Republic (Roznov & Brno): 1200+
7 • M. Libezny • 18-Apr-2012
• 1949 Založena TESLA Rožnov jako výrobce
vakuových elektronek
• 1950 Vyrobena první vakuová elektronka
• 1957 Vyroben první Ge tranzistor
• 1961 Vyroben první Si tranzistor
• 1962 Vyrobena první barevná TV obrazovka
• 1967 Vyroben první integrovaný obvod
• 1989 TESLA Roznov, státní podnik s 8 500 zaměstnanci,
vyrábí barevné obrazovky, polovodičové
materiály a součástky, zařízení a
stroje
• 1991 TESLA Roznov ztrácí trh východní Evropy
a přestává existovat
• 1992 Firmy TESLA SEZAM a TEROSIL založeny
po rozdělení Tesly Rožnov
Historie - TESLA Rožnov
8 • M. Libezny • 18-Apr-2012
1993 Počátek spolupráce s firmou MOTOROLA jako strategickým partnerem
1993 Založeno Czech Design Center
1996 Dosažena kapacita výroby čipů 2 000 desek týdně (4")
1996-7 MOTOROLA se stává akcionářem firem TESLA SEZAM and TEROSIL
1999 Je vytvořena firma ON Semiconductor jako spin-off MOTOROLA (SCG Group)
Dosažena kapacita výroby čipů 6 000 desek týdně (4")
2000 Dosažena kapacita výroby čipů 11 000 desek týdně (4")
2002 Dosažena kapacita výroby čipů 14 000 desek týdně (4")
2003 TEROSIL and TESLA SEZAM se spojují do ON Semiconductor Czech Republic
2005 Dosažena kapacita výroby čipů 19 000 desek týdně (4")
2006 Schválen expanzní projekt na 1000 desek týdně (6")
2008 Schválena plná konverze na 6"
2011 Ukončena konverze na 6"
Historie - Motorola/ON Semiconductor
9 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Technologie výroby čipů
Bipolární technologie
• Standard Linear (single/double metal)
• ON50
• M3.5 & M5 (high frequency bipolar)
Výkonové MOS technologie
• Power MOS
• Integrated Power
• IGBT
• High Voltage Rectifiers
• N-JFET CCR
• LC Filters
10 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Procesy a zařízení - foto
Steppers: UT 1500
ASML
Photoresist: positive
negative
11 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Procesy a zařízení - Difúze
Horizontal atmospheric tubes
- Drive-in, oxidation
- Anneal, sinter
- Boron+, BBr3
- POCl3, PH3
VTR vertical gate oxide systems
AST2800 RTP system
12 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Procesy a zařízení - iontová implantace
Eaton Nova
Eaton GSD 200
Varian
Species : Boron
Phosphorus
Arsenic
Antimony
13 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Procesy a zařízení - plazmatické leptání
Tegal 901/903
- single wafer oxide/nitride etchers
P5000
various etch chambers:
- oxide etch, via etch
- polySi etch
- trench etch
- taper etch
Matrix 303 etchers
14 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Procesy a zařízení - naprašování
Front side sputtering:
Varian - AlCuSi various alloys
- Pt
- TiW
Endura - CrSi
- AlCuW
- AlCu
- TiN
Back side sputtering:
Balzers LLS810 - Ti/Ni/Ag
15 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Process Tools - Probe
Probers
Electroglas EG2001X
PC testers
HP 4062 UX
Reedholm
Probe testers
DTS - Motorola Dedicated Test System
ETS - Eagle Test System
T.5 tester
FET tester
16 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Izolace
Junction isolation (izolace p-n přechodem)
Izolace od substrátu
- závěrně polarizovaný P-N přechod (epi)
Izolace od sousední struktury
- závěrně polarizovaný P+-N přechod (difúze)
Trench isolation
Izolace od substrátu
- závěrně polarizovaný P-N přechod (epi)
Izolace od sousední struktury
- dielektrikem vyplněný trench
n-Si
SiO2
p-Si
P+ P+
n-Si
SiO2
p-Si
17 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Izolace - ukázky
Difúzní
isolace
Trenchová
isolace
18 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Báze - emitor
Báze - emitor vytvářené difúzí
Emitor - fosfor
Báze - bor
Polykřemíkový emitor
Emitor - arzén
Báze - bor
Mělká báze umožňuje zvýšit rychlost tranzistoru
a zmenšit rozměr součástky
Emitor je vydifundovaný z polykřemíku
19 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Emitor-báze - ukázky
POCl3
emitor
Poly
emitor
20 • M. Libezny • 18-Apr-2012
MOS hradlo
MOS hradlo – příklad: NMOS
MOS (metal – oxide - semiconductor) - příklad: NMOS
Samoorientované hradlo
Foto aktivní oblasti, hradlová oxidace
Depozice a implantace hradla
Foto a leptání hradla
N+ implant/difúze
21 • M. Libezny • 18-Apr-2012
MOS hradlo - ukázky
Metal
gate
Poly
gate
Trench
gate
22 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Metalizace
Funkční části metalizace
Kontakty ke křemíku, bariéry, Schottky kontakty
Vodiče
Meziúrovňové kontakty
Kontaktní plošky
Kontakty
Přímý (hliníková slitina)
Silicidy (platiny, titanu)
Bariéry - brání prolití hliníku do křemíku (TiW, TiN)
Vodiče
Hliníkové slitiny (AlCu, AlCuSi, AlSi)
23 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Metalizace - ukázky
Single layer
metal
Double layer
metal
Triple layer
metal
24 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Vybrané projekty VaV
Vývoj technologií
• ON50
• Advanced High Voltage Power Technology
• High Voltage Rectifiers
• N-JFET CCR
• LC Filters
Transfery a podpora výroby
• Aizu 2nd source (MOSFET, CCR, and IGBT technologies)
• ECL transfer (High freq bipolar)
• EPI44 Shrinks (OpAmps/comparators, voltage regulators)
• Plasma Damage Monitoring (ONPY2/FAB2 project)
• Particle and radiation sensors (Advanced technology for large area silicon sensors)
25 • M. Libezny • 18-Apr-2012
ON50
Resist strip, backend clean, PECVD nitride deposition, pas. photo+etch, resist strip, backside
processing.
NBL
PDT
NDT
PAM2
V1
PBPBE M1CO MMP2 NEPENB
Pokročilá bipolární analogová technologie
26 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Vysokonapěťová výkonová technologie
AlSi
4um BPSG
TEOS
N+
P+
P-well
PhosdopedPoly
7.05um
1.1um
Float zone substrate (N-type)
1.2um
27 • M. Libezny • 18-Apr-2012
LC filtry
Cívka vytvořená tlustým
plazmaticky leptaným AlSi
Kondenzátor vytvořený
Zenerovou diodou
28 • M. Libezny • 18-Apr-2012
N-JFET CCR
N-JFET proudový regulátor
29 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Vybrané pozice
Device engineer/součástkový inženýr
• Vyhodnocuje naměřená data z hotových desek s čipy
• Odpovídá za zvyšování výtěžnosti obvodů, analýzu a řešení případů snížené
výtěžnosti
• Spolupracuje s procesními technology na řešení procesních problémů
• Zajišťuje vývoj nových obvodů a jejich zavádění do výroby ve spolupráci s
designérem a inženýrem produktu
• Spolupracuje s technology operací na kvalifikaci nových zařízení a nových
technologických postupů, jejich charakterizaci a optimalizaci.
Process engineer/technolog procesu
• Zodpovídá za kvalifikaci, stabilitu, výtěžnost a defektivitu procesu na dané operaci
• Definuje technologická zařízení pro danou operaci a produkt
• Spolupracuje na vývoji nových technologických postupů
• Zajišťuje ověřovací zkoušky technologie a zúčastňuje se řešení procesních
problémů ve výrobě
30 • M. Libezny • 18-Apr-2012
Vybrané pozice
R&D engineer/inženýr vývoje
• Pomocí TCAD simulací procesu a součástek navrhuje nové technologické
postupy a konstrukce polovodičových prvků
• Vyvíjí nové polovodičové prvky, postupy výroby a technologické procesy
• Měří a vyhodnocuje parametry nových technologických postupů a součástek
• Zajišťuje kvalifikaci nových výrobních postupů a technologických procesů
Process integration engineer
Device development engineer
Process development engineer