芯片制造全过程

LoveIC公众号

​本文转载自：FPGA开源工作室

芯片制作完整过程大致包括：芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个大环节，其中晶片制作过程尤为的复杂。下面图示让我们共同来了解一下晶片制作的过程。

1 从沙子到硅片

前一篇文章《沙子如何变成硅？》中提到过以下步骤。

从多晶硅到硅片的12个大工艺流程

1）多晶硅

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

2）晶体生长

3）单晶硅锭

单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

4）晶体修整和研磨

5）切片

6）边缘倒圆

7）研磨

8）蚀刻（化学抛光）

9）抛光

10）清洁

11）检查

12）包装/运输

2 从硅片到IC

硅片的到IC的处理流程大体分为两步:前端和后端

2.1 前端（FE）工艺

（1）晶圆制备

（2）半导体电路设计

（3）掩模板制备

（4）氧化分层

热氧化 -制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate)

（5）光刻胶涂层

（6）步进曝光

（7）光刻

用紫外线透过掩模板照射硅晶圆, 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。

（8）蚀刻

蚀刻分为干蚀刻和湿蚀刻：

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。

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。

（9）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。

（10）气相沉积

化学气相淀积(CVD)，进一步精细处理表面的各种物质。物理气相淀积 (PVD)，类似，而且可以给敏感部件加coating

（12）电镀处理

（13）晶圆测试

2.2 后端（BE）工艺

•固化裸片粘贴浆料，以使其硬化并获得最佳的机械和电气性能。

•用胶水粘贴的产品要长时间保持温度（通常在125〜175°C左右）。

引线键合（Wire Bonding）

模具和引线框架之间的电连接，使用金，铜，铝线。

打标

•在包装上贴上标识，可追溯性和区分标记。

•使用墨水或激光方法标记包装。

•在许多应用中，激光打标是首选，因为它具有更高的通量和更好的分辨率。

芯片横截面

封装

封装将制造完成晶圆固定，绑定引脚，按照需求去制作成各种不同的封装形式，这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。这里主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外围因素来决定的。

测试

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。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。​

推荐阅读：

”