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年底总结(1)—简化理解IC芯片生产过程
熊猫爱善 | 2017-11-09 11:05:16    阅读:3172   发布文章

临近年底,是时候跳出来总结一下了。

相比去年,今年接触了更多业内大咖。测试测量仪器、半导体制造设备、电源设计、蓝牙、5G、物联网……对很多知识都有新的了解,对电子产品的发展也有些许的窥探。最直观的感受是,电子圈很大、很深奥、很难懂,但也魅力无穷,是切切实实地用科技在改变生活,造福人类的伟大事业。熊猫再次以身为电子圈的一员而倍感荣幸!

1510196605465134.jpg

好了,装X完毕,说点儿正事。

熊猫最近在学习芯片制造,看得那叫一个痛苦,真的是每个字都认识,串一起却是“最熟悉的陌生人”,整得有点儿质疑大学四年都学了啥。相信应该也有不少网友和我有同样的痛苦感受。然后,我就想,一定要整理一篇简化版的流程介绍!于是便有了这篇文章~

既然是简化版,就不会包括全部内容,当然熊猫也会尽力准确地把主要步骤解释清楚,其余内容就交给大家来补充啦!希望这篇文章能够对大家有所帮助。如果有帮助的话,记得留言哈~

我们通常看到的IC芯片是一个挂满引脚的、已经封装好的芯片,但内部其实是经过多重工序制造而成的晶元片,这个小小的晶元片能够实现多种逻辑功能。因此,完整的IC芯片制造分为四部分,原材料制作、IC设计、晶元加工、封装测试。这里主要讲原材料的制作和晶元加工。

晶元-3.jpg

(源自网络)

原材料-Si

晶元的原材料是通过冶炼石英砂获得的纯度高达98%的高纯度硅。但是冶炼级的高纯度硅也还是多晶圆硅,杂质较多不适用于敏感度需求极高的芯片设计,因此需要几个步骤制成适合芯片的单晶元硅,其纯度必须达到99.9999999%,因此也称为电子级硅。

 

单晶圆硅.jpg

(简化版晶片制造过程)

晶元加工

(假设此时已经拿到了IC设计的光罩。)那么,左手一张硅晶片右手一张IC光罩,接下来就是愉快地制作啦~

晶元加工的过程十分重要,也及其复杂,纳米级工艺对设备的精准度和耐久度的要求更是苛刻。因此,芯片制造设备几乎被国外厂商垄断。关于半导体市场,我们下次再说。

晶元片是为了实现电路图的功能,因此,晶元加工就是将电路图变成真正的电路。

第一步,清洗。使用各种试剂将晶元表面的杂质清洗干净;

第二步,涂膜。将金属材料均匀地涂在表面,形成一层薄薄的金属氧化物;

第三步,加光阻。在晶元上涂一层光阻,即感光层。这一步是为了让光罩的电路图“印”在晶元上;

第四步,显影。通过强光照射光罩,将电路图在加了光阻层的晶元板上留下“影子”;

(以上两步可统称为光刻)

第五步,离子注入。这一步就是根据电路图将不同的杂质依据浓度和位置填充,在晶元板上形成场效应管;

第六步,刻蚀。有了电路图,接下来就是去雕刻了。利用等离子束将电路图中多余的部分洗掉,只留下电路结构。根据试用材料的不同,可分为干刻蚀和湿刻蚀。

第七步,冲洗。刻蚀之后留下的电路结构仍覆盖着光阻层,这一步就是冲洗掉它。

流程图.png

以上步骤需要循环几十次才算完成全部的芯片制造。是不是很麻烦,也非常高科技呢?

等等,还没结束。接下来还要经过热处理、气象淀积、电镀处理等步骤,才能够运送到封装厂去封装测试。

 

最后.jpg

好,到这里简化版的芯片制造过程就介绍完了,还有一些14nm28nm8寸、12寸这种看着就头大的数据,我们都留着下次说。因为一次性说完,主编也不给加鸡腿呀~


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