芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个环节,其中晶片制作过程尤为的复杂。首先是芯片设计,根据设计的需求,生成的“图样”
1、芯片的原料晶圆
晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体所需要的晶圆。晶圆越薄,生产的成本越低,但对工艺就要求的越高。
2、晶圆涂膜
晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力,其材料为光阻的一种。
3、晶圆光刻显影、蚀刻
在晶圆(或衬底)表面涂上一层光刻胶并烘干。烘干后的晶圆被传送到光刻机里面。光线透过一个掩模把掩模上的图形投影在晶圆表面的光刻胶上,实现曝光,激发光化学反应。对曝光后的晶圆进行第二次烘烤,即所谓的曝光后烘烤,后烘烤是的光化学反应更充分。
最后,把显影液喷洒到晶圆表面的光刻胶上,对曝光图形显影。显影后,掩模上的图形就被存留在了光刻胶上。涂胶、烘烤和显影都是在匀胶显影机中完成的,曝光是在光刻机中完成的。匀胶显影机和光刻机一般都是联机作业的,晶圆通过机械手在各单元和机器之间传送。
整个曝光显影系统是封闭的,晶圆不直接暴露在周围环境中,以减少环境中有害成分对光刻胶和光化学反应的影响。
该过程使用了对紫外光敏感的化学物质,即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会溶解。
这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了,而这效果正是我们所要的。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。
4、掺加杂质
将晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。具体工艺为从硅片上暴露的区域开始,放入化学离子混合液中。这一工艺将改变搀杂区的导电方式,使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层,但复杂的芯片通常有很多层,这时候将该流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。
这一点类似多层PCB板的制作原理。 更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。
5、晶圆测试
经过上面的几道工艺之后,晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。一般每个芯片的拥有的晶粒数量是庞大的,组织一次针测试模式是非常复杂的过程,这要求了在生产的时候尽量是同等芯片规格构造的型号的大批量的生产。
数量越大相对成本就会越低,这也是为什么主流芯片器件造价低的一个因素。
6、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。
7、测试、包装
经过上述工艺流程以后,芯片制作就已经全部完成了,这一步骤是将芯片进行测试、剔除不良品,以及包装。
扩展资料
集成电路(IC)芯片在封装工序之后,必须要经过严格地检测才能保证产品的质量,芯片外观检测是一项必不可少的重要环节,它直接影响到IC产品的质量及后续生产环节的顺利进行。外观检测的方法有三种:
1、传统的手工检测方法,主要靠目测,手工分检,可靠性不高,检测效率较低,劳动强度大,检测缺陷有疏漏,无法适应大批量生产制造;
2、基于激光测量技术的检测方法,该方法对设备的硬件要求较高,成本相应较高,设备故障率高,维护较为困难;
3、基于机器视觉的检测方法,这种方法由于检测系统硬件易于集成和实现、检测速度快、检测精度高,而且使用维护较为简便,因此,在芯片外观检测领域的应用也越来越普遍,是IC芯片外观检测的一种发展趋势。
参考资料来源:百度百科-IC芯片
参考资料来源:百度百科-芯片
芯片制造的整个过程包括芯片设计、芯片制造、封装制造、测试等。芯片制造过程特别复杂。首先是芯片设计,根据设计要求,生成“图案”
1、晶片材料
硅片的成分是硅,硅由石英砂精制而成。硅片经硅元素(99.999%)提纯后制成硅棒,成为制造集成电路的石英半导体材料。芯片是芯片制造所需的特定晶片。晶圆越薄,生产成本就越低,但对工艺的要求就越高。
2、晶圆涂层
硅片涂层具有抗氧化、耐温的特点,其材料是一种光刻胶。
3、晶圆光刻技术的发展与蚀刻
在晶片(或基板)表面涂上一层光刻胶并干燥。干燥的晶片被转移到光刻机上。通过掩模,光将掩模上的图案投射到晶圆表面的光刻胶上,实现曝光和化学发光反应。曝光后的晶圆进行二次烘烤,即所谓曝光后烘烤,烘烤后的光化学反应更为充分。
最后,显影剂被喷在晶圆表面的光刻胶上以形成曝光图案。显影后,掩模上的图案保留在光刻胶上。糊化、烘焙和显影都是在均质显影剂中完成的,曝光是在平版印刷机中完成的。均化显影机和光刻机一般都是在线操作,晶片通过机械手在各单元和机器之间传送。
整个曝光显影系统是封闭的,晶片不直接暴露在周围环境中,以减少环境中有害成分对光刻胶和光化学反应的影响。
这个过程使用对紫外线敏感的化学物质,当暴露在紫外线下时会变软。通过控制阴影对象的位置可以得到芯片的形状。硅片上涂有光刻胶,使其在紫外光下溶解。
这时,防晒霜的第一部分可以在紫外线直射下溶解,然后用溶剂洗掉。所以其他的形状和阴影是一样的,这个效果正是我们想要的。这样,我们可以得到我们需要的二氧化硅层。
4、掺杂杂质
相应的P和N半导体是通过向晶圆中注入离子而形成的。具体工艺是从硅片上的裸露区域开始,将其放入化学离子混合物中。这个过程将改变掺杂区的传导模式,使每个晶体管都能打开、关闭或携带数据。一个简单的芯片只能使用一层,但一个复杂的芯片通常有许多层。此时,该过程连续重复,通过打开窗口可以连接不同的层。
这与多层PCB的制造原理类似。更复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这可以通过重复光刻和上述过程来实现,以形成三维结构。
5、晶圆试验
经过上述处理后,晶圆上形成点阵状晶粒。用针法测试了各晶粒的电学性能。一般来说,每个芯片都有大量的晶粒,组织一次pin测试模式是一个非常复杂的过程,这就要求尽可能批量生产相同规格型号的芯片。
数量越大,相对成本就越低,这也是主流芯片设备成本低的一个因素。
6、封装
同一片芯片芯可以有不同的封装形式,其原因是晶片固定,引脚捆绑,根据需要制作不同的封装形式。例如:dip、QFP、PLCC、QFN等,这主要取决于用户的应用习惯、应用环境、市场形态等外围因素。
7、测试、包装
经过上述过程,芯片生产已经完成。这一步是测试芯片,去除有缺陷的产品,并包装。
扩展资料:
芯片封装工艺完成后,必须进行严格的测试,以保证产品质量。芯片外观检测是集成电路生产中必不可少的重要环节,直接影响到集成电路产品的质量和后续生产环节的顺利进行。外观检查有三种方法:
1、传统的手工检测方法主要依靠目视检测,手工检测可靠性低,检测效率低,劳动强度高,检测缺陷有遗漏,无法适应批量生产和制造;
2、该方法基于激光测量技术的检测方法,硬件要求高,成本高,故障率高,维护困难;
3、基于机器视觉的检测方法,由于检测系统硬件易于集成和实现,检测速度快,检测精度高,使用维护相对简单,因此在芯片外观检测领域的应用越来越普遍,这是集成电路芯片外观检测的发展趋势。
参考资料来源:百度百科-IC芯片
参考资料来源:百度百科-芯片
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