詳解芯片制造的整個(gè)過程

芯片制造的整個(gè)過程包括芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝制造、測(cè)試等。芯片制造過程特別復(fù)雜。

首先是芯片設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，生成“圖案”

1、晶片材料

晶片材料的成分是硅，硅又是由石英沙精制而成。將硅提純后制成硅棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體材料。將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。

2、晶圓涂層/膜

晶圓涂層可以抵抗氧化和溫度，其材料也是光阻的一種。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先，在晶圓（或基板）表面涂覆一層光刻膠并干燥。干燥的晶片被轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)上。通過掩模，光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上，實(shí)現(xiàn)曝光和化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。曝光后的晶圓進(jìn)行二次烘烤，即所謂曝光后烘烤，烘烤后的光化學(xué)反應(yīng)更為充分。

最后，顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影后，掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質(zhì)顯影劑中完成的，曝光是在平版印刷機(jī)中完成的。均化顯影機(jī)和光刻機(jī)一般都是在線操作，晶片通過機(jī)械手在各單元和機(jī)器之間傳送。

整個(gè)曝光顯影系統(tǒng)是封閉的，晶片不直接暴露在周圍環(huán)境中，以減少環(huán)境中有害成分對(duì)光刻膠和光化學(xué)反應(yīng)的影響。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

4、添加雜質(zhì)

相應(yīng)的p和n半導(dǎo)體是通過向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從硅片上的裸露區(qū)域開始，將其放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變摻雜區(qū)的到方式，使每個(gè)晶體管都能打開、關(guān)閉或攜帶數(shù)據(jù)。這時(shí)候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù)，不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來。這一點(diǎn)類似所層PCB板的制作制作原理。 更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層，。這時(shí)候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實(shí)現(xiàn)，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。

5、晶圓測(cè)試

經(jīng)過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒。通過針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。一般來說，每個(gè)芯片都有大量的晶粒，組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過程，這就要求盡可能批量生產(chǎn)相同規(guī)格型號(hào)的芯片。數(shù)量越大，相對(duì)成本就越低，這也是主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素。

6、封裝

將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等，這主要取決于用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形態(tài)等外圍因素。

7、測(cè)試和包裝

經(jīng)過上述工藝流程以后，芯片生產(chǎn)就已經(jīng)全部完成了。這一步是測(cè)試芯片，去除有缺陷的產(chǎn)品，并包裝。

不過，芯片的制作過程非常復(fù)雜，文字表述難免會(huì)有不清楚的地方，小編在這里建議大家最好去工廠實(shí)地看看芯片到底是如何去制作的。

本文綜合整理自西柚哆來咪、COOKIE餅干醬、十六夜先生

審核編輯：劉清