Front-end versus back-end in de halfgeleiderproductie: processtappen, apparatuur en bedrijven vergeleken
De productie van halfgeleiders bestaat grofweg uit een front-end- en een back-end-proces. In de front-end worden op een siliciumwafer telkens weer stappen als depositie, belichting, etsen en ionenimplantatie herhaald om transistors en bedrading aan te brengen. In de back-end wordt de voltooide wafer in losse chips verdeeld, die in een behuizing worden geassembleerd, met de buitenwereld worden verbonden en na tests worden verzonden. Met geavanceerde packaging zoals chiplets worden de stappen tussen beide in steeds belangrijker.
| Kenmerk | Front-end | Back-end |
|---|---|---|
| Doel | Transistors en bedrading op de wafer aanbrengen en de schakeling voltooien | Chips uitzagen, in een behuizing assembleren en met de buitenwereld verbinden tot een product dat kan worden geleverd |
| Belangrijkste stappen | Reinigen, oxideren, depositie (CVD, PVD), lithografie, etsen, ionenimplantatie, warmtebehandeling, CMP, aanleggen van bedrading | Backgrinding, dicing, die bonding, verbinden via wire bonding of flip-chip, inkapselen in kunststof (molding), markeren, eindtest |
| Eenheid | Wafers (diameter 300 mm, 200 mm enz.) | Chips (dies) en behuizingen |
| Afmetingen van de bewerking | In het nanometerbereik (nm) | Vooral van micrometers (µm) tot millimeters (mm) |
| Aantal stappen en doorlooptijd | Hetzelfde soort stappen wordt herhaald voor elke laag. Bij geavanceerde logica zijn er meer dan duizend stappen en duurt alleen de front-end al meer dan 3 maanden | Minder stappen dan in de front-end, en een kortere doorlooptijd |
| Belangrijkste apparatuur | Belichtingsmachines, etsapparatuur, depositieapparatuur, ionenimplanters, CMP-apparatuur, reinigingsapparatuur | Dicers, die bonders, wire bonders, moldingapparatuur, testers (ATE), handlers |
| Werkomgeving | Cleanrooms met een zeer hoge reinheid | Ook cleanrooms, maar vaak is een minder hoge reinheid nodig dan in de front-end |
| Inspectie | Tussentijds optische inspectie en meting van laagdikte en afmetingen | Wafertest (soms ook tot het einde van de front-end gerekend), eindtest na het verpakken en zo nodig burn-in |
| Bedrijven | IDM's en foundries | IDM's en OSAT's (uitbesteders van back-endwerk). Ook steeds meer foundries bieden geavanceerde packaging aan |
De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.