图解芯片制作工艺流程
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芯片工艺流程标准图芯片工艺流程标准图是指根据芯片生产的工艺要求,将整个制造过程分解为多个步骤,并将其按照特定的顺序排列在一张图中。
以下是一个常见的芯片工艺流程标准图的示例,包含了主要的工艺步骤和顺序。
1. 设计阶段:- 设计及验证芯片的功能、电路结构和布局。
- 通过电子设计自动化(EDA)工具完成电路布图设计和验证。
- 生成对应的掩膜图形,并验证其准确性。
2. 晶圆制备:- 购买或制造晶圆(通常为硅基材料)。
- 清洗晶圆以去除表面污染物。
- 进行化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)来形成用于制造芯片的薄膜层。
- 使用光刻技术将掩膜图形转移到薄膜层上。
3. 掺杂:- 使用离子注入或扩散将特定元素(如硼、磷或氮)掺入芯片的特定区域,以改变其电学特性。
- 进行退火处理来激活掺杂的材料。
4. 晶圆制作:- 制造晶体管的导电通道。
- 使用光刻技术将掩膜图形转移到芯片表面。
- 使用刻蚀工艺来去除暴露的材料,以形成导电通道及其他结构。
5. 金属化:- 使用物理气相沉积或化学气相沉积来形成金属薄膜层,以连接导电通道和其他电路元件。
- 使用光刻和刻蚀来定义金属薄膜层的形状和位置。
6. 封装:- 将芯片放置在封装基板上,并使用导热胶或焊接将其固定在上面。
- 使用线束将芯片的电连接引出到封装基板的外部。
7. 测试:- 对封装好的芯片进行功能和性能测试。
- 检查芯片是否符合规格要求。
8. 成品:- 经过测试合格的芯片将被封装在塑料封装或其他封装材料中。
- 打标和包装芯片以便运输和销售。
这是一个简化的芯片工艺流程标准图,实际的芯片工艺流程通常更加复杂,并包含更多的工艺步骤和细节。
芯片工艺流程标准图的制定有助于确保工艺步骤的顺序和准确性,并提高芯片的制造质量和可靠性。
图解芯片制造工艺流程(全图片注解,清晰明了)该资料简洁明了,配图生动,非常适合普通工程师、入门级工程师或行业菜鸟,帮助你了解芯片制造的基本工艺流程。
首先,在制造芯片之前,晶圆厂得先有硅晶圆材料。
从硅晶棒上切割出超薄的硅晶圆,然后就可以进行芯片制造的流程了。
1、湿洗 (用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)2、光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )3、离子注入 (在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.) 4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的。
现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻).4.2、湿蚀刻 (进一步洗掉,但是用的是试剂,所以叫湿蚀刻)——以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦,但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做,以达到要求。
5、等离子冲洗 (用较弱的等离子束轰击整个芯片) 6、热处理,其中又分为: 6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)6.2 退火 6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) ) 7、化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质 8、物理气相淀积 (PVD),类似,而且可以给敏感部件加coating 9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要。
10、电镀处理 11、化学/机械表面处理 12、晶圆测试13、晶圆打磨就可以出厂封装了。
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芯⽚制造流程详解,具体到每⼀个步骤这篇要讨论的重点则是半导体产业从上游到下游到底在做些什么。
先来看⼀下关联图:图⽚来源:⾃制我们先从⼤⽅向了解,之后再局部解说。
半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司,IC设公司计依客户的需求设计出电路图,硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。
中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。
完成后的晶圆再送往下游的IC封测⼚实施封装与测试,即⼤功告成啰!局部解说开始!(1)硅晶圆制造半导体产业的最上游是硅晶圆制造。
事实上,上游的硅晶圆产业⼜是由三个⼦产业形成的,依序为硅的初步纯化→多晶硅的制造→硅晶圆制造。
硅的初步纯化:将⽯英砂(SiO2)转化成冶⾦级硅(硅纯度98%以上)。
⽯英砂。
资料来源:农村信息⽹多晶硅的制造:将冶⾦级硅制成多晶硅。
这⾥的多晶硅可分成两种:⾼纯度(99.999999999%,11N)与低纯度(99.99999%,7N)两种。
⾼纯度是⽤来制做IC等精密电路IC,俗称半导体等级多晶硅;低纯度则是⽤来制做太阳能电池的,俗称太阳能等级多晶硅。
多晶硅。
资料来源:太阳能单多晶硅材料硅晶圆制造:将多晶硅制成硅晶圆。
硅晶圆⼜可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。
⼀般来说,IC制造⽤的硅晶圆都是单晶硅晶圆,⽽太阳能电池制造⽤的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。
⼀般来说,单晶硅的效率会较多晶硅⾼,当然成本也较⾼。
硅晶圆。
资料来源:台湾研准股份有限公司(2)IC设计前⾯提到硅晶圆制造,投⼊的是⽯英砂,产出的是硅晶圆。
IC设计的投⼊则是「好⼈」们超强的脑⼒(和肝),产出则是电路图,最后制成光罩送往IC制造公司,就功德圆满了!不过,要让理⼯科以外的⼈了解IC设计并不是件容易的事(就像要让念理⼯的⼈了解复杂的衍⽣性⾦融商品⼀样),作者必需要经过多次外出取材才有办法办到。
这⾥先⼤概是⼀下观念,请⼤家发挥⼀下你们强⼤的想像⼒!简单来讲,IC设计可分成⼏个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。
芯⽚设计流程芯⽚的设计原理图芯⽚是什么?芯⽚的具体设计流程⼜是什么?本⽂探讨的就是芯⽚在字⾯以外的意义,以及芯⽚是怎么被设计成的。
芯⽚芯⽚,⼜称微电路(microcircuit)、微芯⽚(microchip)、集成电路(英语:integrated circuit, IC)。
是指内含集成电路的硅⽚,体积很⼩,常常是计算机或其他电⼦设备的⼀部分。
芯⽚,英⽂为Chip;芯⽚组为Chipset。
芯⽚⼀般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是⼀个可以⽴即使⽤的独⽴的整体。
“芯⽚”和“集成电路”这两个词经常混着使⽤,⽐如在⼤家平常讨论话题中,集成电路设计和芯⽚设计说的是⼀个意思,芯⽚⾏业、集成电路⾏业、IC⾏业往往也是⼀个意思。
实际上,这两个词有联系,也有区别。
集成电路实体往往要以芯⽚的形式存在,因为狭义的集成电路,是强调电路本⾝,⽐如简单到只有五个元件连接在⼀起形成的相移振荡器,当它还在图纸上呈现的时候,我们也可以叫它集成电路,当我们要拿这个⼩集成电路来应⽤的时候,那它必须以独⽴的⼀块实物,或者嵌⼊到更⼤的集成电路中,依托芯⽚来发挥他的作⽤;集成电路更着重电路的设计和布局布线,芯⽚更强调电路的集成、⽣产和封装。
⽽⼴义的集成电路,当涉及到⾏业(区别于其他⾏业)时,也可以包含芯⽚相关的各种含义。
芯⽚也有它独特的地⽅,⼴义上,只要是使⽤微细加⼯⼿段制造出来的半导体⽚⼦,都可以叫做芯⽚,⾥⾯并不⼀定有电路。
⽐如半导体光源芯⽚;⽐如机械芯⽚,如MEMS陀螺仪;或者⽣物芯⽚如DNA芯⽚。
在通讯与信息技术中,当把范围局限到硅集成电路时,芯⽚和集成电路的交集就是在“硅晶⽚上的电路”上。
芯⽚组,则是⼀系列相互关联的芯⽚组合,它们相互依赖,组合在⼀起能发挥更⼤的作⽤,⽐如计算机⾥⾯的处理器和南北桥芯⽚组,⼿机⾥⾯的射频、基带和电源管理芯⽚组。
芯⽚设计流程芯⽚设计分为前端设计和后端设计,前端设计(也称逻辑设计)和后端设计(也称物理设计)并没有统⼀严格的界限,涉及到与⼯艺有关的设计就是后端设计。
芯片制作全过程芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、晶圆针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。
其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段(Front End)工序,而构装工序、测试工序为后段(Back End)工序。
1、晶圆处理工序:本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管、电容、逻辑开关等),其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关,但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗,再在其表面进行氧化及化学气相沉积,然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤,最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。
2、晶圆针测工序:经过上道工序后,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒,一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品;但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。
在用针测(Probe)仪对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独的晶粒,再按其电气特性分类,装入不同的托盘中,不合格的晶粒则舍弃。
3、构装工序:就是将单个的晶粒固定在塑胶或瓷制的芯片基座上,并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,以作为与外界电路板连接之用,最后盖上塑胶盖板,用胶水封死。
其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。
到此才算制成了一块集成电路芯片(即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色,两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块)。
4、测试工序:芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐压度等。
经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。
而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。
芯片制造工艺流程图解芯片制造工艺流程图解芯片是现代电子产品中不可或缺的核心组成部分,芯片制造工艺的高度复杂性指导了芯片的性能和质量。
下面是芯片制造的常见工艺流程图解,以帮助读者更好地理解芯片制造的过程。
第一步:晶圆制备芯片的制造从一个薄薄的硅片开始,这个硅片就是晶圆。
晶圆制备包括涂覆、热处理、切割等步骤。
首先将晶圆表面涂上光刻胶,之后用紫外光照射,再用化学方法将未照射到的光刻胶去除,形成芯片上的结构图案。
然后将晶圆经过高温热处理,使得胶层变硬并附着在硅片表面。
最后,使用切割机将晶圆切成小块,每个小块即为一个芯片。
第二步:光刻光刻是芯片制造中非常关键的一步,它决定了芯片上的结构图案。
在光刻过程中,将镀上光刻胶的晶圆放入光刻机中,通过投射特定波长的光,使得在光刻胶上形成芯片所需的结构图案。
光刻胶上有图案的部分将起到掩膜的作用,保护结构图案不受其他步骤的影响。
第三步:薄膜沉积薄膜沉积是指在晶圆表面上沉积一层薄膜,常用的方法有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。
这些薄膜可以起到保护晶圆、传导电流、隔离电路等作用。
薄膜的厚度和组成对芯片性能有着重要影响。
第四步:光刻修复光刻修复是在光刻过程中出现的缺陷及时修复,以确保芯片图案的精确性。
修复包括用激光、电子束或离子束对光刻胶进行刻蚀和修补。
第五步:蚀刻蚀刻是将不需要的材料从晶圆表面去除的过程。
蚀刻涉及到干法蚀刻和湿法蚀刻两种方法,干法蚀刻通常使用气体,而湿法蚀刻则使用化学试剂。
通过选择不同的蚀刻条件,可以定制出芯片上需要的特定结构。
第六步:清洗清洗是为了去除制造工艺中可能留下的杂质、残留物和化学物质。
清洗过程采用化学方法和超纯水等技术,以确保芯片的质量和可靠性。
第七步:测试和封装芯片制造完成后,需要进行功能测试以确保其性能和质量达到要求。
测试包括电性能测试、可靠性测试等。
通过测试后,芯片需要进行封装,也就是将芯片放入塑料或金属封装中,以便安装到电子产品的电路板上使用。
图解芯片生产全过程来源:中国电子网、财看见-腾讯新闻知道吗?你手里拿的手机、办公用的电脑、看的电视,核心装置就是芯片。
一颗芯片只有指甲盖大小,上面却有数公里的导线和几千万根晶体管,可谓世界上最精密的雕刻术。
而如此精密的元件,主要原料竟然是我们司空见惯的沙子。
下面我们通过漫画了解下,从沙子到芯片的全过程。
漫画叙述比较简洁,接下来咱们以intel芯片为例,详述的描述整个过程:第一阶段单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
▼下图是这个阶段的一个总结图(第一阶段):第二阶段硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?▼下图是这个阶段的一个总结图(第二阶段):第三阶段下图是这个阶段的一个总结图(第三阶段):第四阶段溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致▼蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
▼清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
▼下图是这个阶段的一个总结图(第四阶段):第五阶段清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。
注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
▼下图是这个阶段的一个总结图(第五阶段):第六阶段晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。
在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。
▼电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。
铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
▼铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。
▼下图是这个阶段的一个总结图(第六阶段):第七阶段抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。
▼下图是这个阶段的一个总结图(第七阶段):第八阶段晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。