Hennessy,microprocessor


都说半导体制造工艺复杂 , 但具体的芯片生产流程是怎样的?

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半导体从业者对芯片都有一定程度的了解 , 但我相信除了在晶圆厂的人外 , 很少有人对工艺流程有深入的了解 。在这里我来给大家做一个科普 。首先要做一些基本常识科普:半导体元件制造过程可分为前段制程(包括晶圆处理制程、晶圆针测制程);还有后段(包括封装、测试制程) 。零、概念理解 所谓晶圆处理制程 , 主要工作为在硅晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等) , 为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程  , 以微处理器(Microprocessor)为例 , 其所需处理步骤可达数百道 , 而其所需加工机台先进且昂贵 , 动辄数千万一台 , 其所需制造环境为为一温度、湿度与 含尘(Particle)均需控制的无尘室(Clean-Room) , 虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适 当的清洗(Cleaning)之後 , 接著进行氧化(Oxidation)及沈积 , 最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤 , 以完成晶圆上电路的加工与制作 。
晶圆针测制程则是在制造好晶圆之后 , 晶圆上即形成一格格的小格  , 我们称之为晶方或是晶粒(Die) , 在一般情形下 , 同一片晶圆上皆制作相同的晶片 , 但是也有可能在同一片晶圆 上制作不同规格的产品;这些晶圆必须通过晶片允收测试 , 晶粒将会一一经过针测(Probe)仪器以测试其电气特性 ,  而不合格的的晶粒将会被标上记号(Ink Dot) , 此程序即 称之为晶圆针测制程(Wafer Probe) 。
然後晶圆将依晶粒 为单位分割成一粒粒独立的晶粒 。IC封装制程(Packaging):利用塑膠或陶瓷包裝晶粒与配线以成集成电路;目的是为了制造出所生产的电路的保护层 , 避免电路受到机械性刮伤或是高温破坏 。而后段的测试则是对封装好的芯片进行测试 , 以保证其良率 。因为芯片是高精度的产品 , 因此对制造环境有很高的要求 。
下面对主要的制程进逐一讲解:一、硅晶圆材料晶圆是制作硅半导体IC所用之硅晶片 , 状似圆形 , 故称晶圆 。材料是「硅」 ,  IC(Integrated Circuit)厂用的硅晶片即为硅晶体 , 因为整片的硅晶片是单一完整的晶体 , 故又称为单晶体 。但在整体固态晶体内 , 众多小晶体的方向不相 , 则为复晶体(或多晶体) 。生成单晶体或多晶体与晶体生长时的温度 , 速率与杂质都有关系 。
【Hennessy,microprocessor】二、光学显影光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序 , 把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上 。光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序 。关键技术参数:最小可分辨图形尺寸Lmin(nm) 、聚焦深度DOF曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外光三、蚀刻技术蚀刻技术(Etching Technology)是将材料使用化学反应物理撞击作用而移除的技术 。

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