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  • 1 # 蔓莓愛娛樂

    這位朋友,你好!以下是根據你的要求幫你篩選搜尋的內容,希望對你有所幫助!IC製造設計流程很複雜,篇幅有些長,慢慢看哈!***********************************************************************************************************************************IC的製作分為三大塊:1、IC的設計。2、晶圓的製造。3、封裝。 大家知道,隨著科學技術的發展和不斷提高,我們現在賣的晶片在我們的生活中無處不在,和我們的生活息息相關。舉個例子來說吧,大到宇宙飛船,人造衛星,小到我們家裡的電動玩具,裡面都有晶片的存在。這就體現了晶片對人類生活的重要性。 一個產品,一般都要經過如下幾個過程,從設計開發到製造,最後到使用者手上。我們處在IC這個行業中,也是一樣的。雖然我們現在僅僅是在銷售這個環節上,但我看來,我們應該對整個IC的產生的過程都要有所瞭解。 IC這個製造過程我們可以把它分為上,中,下三遊。上游是IC設計,(包括邏輯設計,電路設計和圖形設計);中游是光刻(或光造)和晶圓的製造;下游是封裝和成品測試;其中中游這一塊即晶圓的製造是技術工藝最複雜,投資最大的地方,因此很多設計廠商都會拿到專門的晶圓製造廠去製造晶片。 在臺灣有2個較大的晶圓製造廠(晶圓代工廠),一個是臺積電(臺灣積體電路製造股份有限公司),另一個是臺聯電。其中臺積電是世界上最大的晶圓製造廠。在中國大陸也有一個很大的晶圓製造廠,即中芯國際,計劃在北京也要投資一個12英寸的晶圓製造廠,這表示了中國的晶圓製造工藝水平正在一步步走向成熟。 IC設計與製版1、IC的設計:設計分為三個階段:邏輯設計,電路設計,圖形設計(1)功能描述要完成一個完整的積體電路晶片,首先要對這一個晶片做完整的功能描述。例如現在我們要設計一個全自動雨陽蓬,當下雨時,或者有異物落在雨陽蓬上時,它能自動從外收回關緊門窗,防止外界物體弄髒房間,那麼就根據這個功能的描述,來設計我們的電路圖,並讓它達到最佳的效能(因為一般功能都可以達到,但是有時候個別引數不一樣的話,效能可能就達不到最佳了)。(2)邏輯設計(以二進位制為原理的數位電路)邏輯設計之目的是用已有的基本邏輯單元,將描述電路功能的數學函式進一步的具體化,使所有的功能描述皆能以實際可執行的電路模組來完成,並要經過檢驗,確定所設計的邏輯沒有問題。(3)電路模擬分析邏輯設計完成後,接著要將每一個邏輯單元,轉化成實際的電路元件符號(就是電阻,電容之類的),再將這些元件符號進行組合,形成真正的電路,再進行一次檢測(這時會有一個檢測結果)。(4)電路佈局所謂電路佈局,實際上就是做電路分析及半導體制程的中間橋樑,具個例子,就是一個房子它分廚房,衛生間,臥室等,設計師需要將這些"元件"進行佈局,使房子的功能達到最佳的效果,比如具有通風好,光線好,涼臺多用化之類的效能。當我們做完電路佈局後,還要利用電腦輔助設計﹝CAD﹞程式,檢測電路佈局是否有缺失,檢測的結果和先前由所驗算的結果是否一致(步驟3的結果),如果不一致,就有可能是把廚房做到衛生間去了,則需要再次進行電路模擬分析,再到電路佈局。當結果正確後,便可將定案之電路佈局送去製作光罩(就是下面所談到了光學掩模板),設計便完成了。(5)製版首先,製版(光學掩模板)的目的是為了利用光刻機把電腦上的圖案透過曝光技術印到WAFER的表面,製版的原理就跟我們小時候玩的一個小試驗相似-------放大鏡利用太陽能使火柴棒燃燒,天上的太陽就相當於我們的光刻機,手中的放大鏡就相當於我們的光學掩模板,下面的火柴相當於WAFER,不同點在於放大鏡是利用太陽能使火柴燃燒,光學掩模板是利用光刻機使WAFER表面形成圖案,相信這樣比喻大家應該明白這三者是怎樣的關係了。光學掩模板的成本也很高,主要成分是一種感光乳劑,是一種化學物質,光學掩模板也叫鉻板,之所以主要成分選它,除了因為它具有感光特性以外,它還可以減少對晶圓的損壞,因為成本較高,一般都是幾個廠家一起制一塊試驗板,測試成功了才會制正式板,接著才會正式投入使用。2、WaferProcess晶圓製造大家都知道矽是一種半導體,它可以通電也可以絕緣,在晶片的生產中大多數的人選擇用矽來做為原料,為什麼呢?因為矽的價格便宜,而其它金屬的價格要貴。那麼矽為什麼會便宜呢? 是因為矽是世界上第二豐富的元素,分佈廣,它佔整個地殼的四分之一,連我們平時隨處可見的沙子裡面都含有矽。 矽雖然很多,含有的雜質也多,矽礦石也很粗糙,要經過提煉才能成為單晶矽。那晶園製造廠怎麼來提煉單晶矽呢? 先要將矽礦提煉成多晶矽,再將多晶矽放入石英爐裡。同時用加熱器將石英爐加熱,讓多晶矽慢慢的融化,等到多晶矽充分融化後便在石英爐中插入一根石英棒慢慢的將純淨的單晶矽從石英爐中拉出來,讓其冷卻。這個過程就有點象我們小的時候吃轉轉糖時會看到的情形。首先將黃糖放入鍋中加熱,糖就會慢慢的軟化成為很有粘性的物質,再用跟棍子插入鍋中將糖慢慢的拎出來,冷卻後從棍端到鍋中間就會形成一個糖柱。那麼單晶矽被拉出來後也就形成了個圓柱狀。但因為懼怕灰塵的顆粒導致生產的晶片失去效力。整個製作過程是需要在潔淨室完成的。而被拉出來的單晶矽還是不規則的還需要打磨。打磨後還要用金剛石將它切割成一定的厚度後,這之後就形成了WAFER。 那麼晶圓為什麼會得到這麼個名字呢,其實很簡單就是因為經過切割後它形狀象個圓形,故被叫做晶原或是矽晶圓片 談到晶圓,有兩個因素是必需要提及的,一個是線寬:現在在晶片的製作中線寬小到了微米,線寬越小,能連線的元器件就越多,因此實現的功能就越強大。 晶圓的直徑:晶圓的直徑越大,同一晶圓上可以製成的IC就越多,成本就可以降低。現在有生產4英寸的晶圓,6英寸的晶圓,8英寸的晶圓和12英寸的晶圓。目前在中國能生產12英寸的晶圓的廠家在臺灣,一個是臺積電(臺灣積體電路製造股份有限公司),另一個是臺聯電。大陸中興國際目前也具備生產12英寸的晶圓的能力,正積極準備在北京建廠生產。雖然晶圓的直徑越大,同一晶圓上可以製成的IC就越多,但是同時對材料技術和生產技術的要求更高。與業務相關的地方:A、生產晶圓的廠家可以不是原設計的廠家如果客戶說他收到的片子上顯示的廠家和這個被解剖開的晶圓上的廠家不是一致的,我們也可以跟他解釋說片子外觀上的是封裝廠(既原設計廠)的程式碼,而這個晶圓上的是晶圓生產廠的程式碼,生產晶圓的廠家可以不是原設計的廠家,因此這不能證明任何問題。如果客戶扯到片子的型號標識不一樣,我們也可以告訴客戶片子上的型號標識是封裝廠(既原設計廠)註明的,而晶圓上的可以是晶圓生產廠的版權專利標識,因此這個不一樣也是很正常的。並不能說明我們發給客戶的貨不是原廠出的。B、生產晶圓的廠家也未必是封裝晶圓的廠家如果客戶說這個晶原上的D/C和我們發給客戶的D/C不一致,我們可以解釋:片子的外觀上所看到的批號是封裝時的D/C,而這個晶圓上所看到的批號則是晶圓生產時的批號,生產了晶圓後過段時間拿去封裝,是完全合乎情理的。這並不能說明什麼。IC的製造流程:晶圓:晶圓就是單晶矽圓片,由普通的矽色拉制提煉而成,是最常見的半導體材料。按其直徑分為4英寸、6英寸和8英寸,近年發展了12英寸甚至更大規格。晶圓越大,同一圓片上可安排的積體電路就越多,可降低成本,但要求的材料技術和生產技術更高。1)表面清洗:晶圓表面附著一層大約2um的Al2O3和甘油混合液保護之,在製作前必須進行化學刻蝕和表面清洗。2)初次氧化有熱氧化法生成SiO2緩衝層,用來減小後續中Si3N4對晶圓的應力氧化技術-----幹法氧化&溼法氧化3)CVD(ChemicalVapordeposition)法沉積一層Si3N4(HotCVD或LPCVD)。(1)、常壓CVD(NormalPressureCVD)(2)、低壓CVD(LowPressureCVD)(3)、熱CVD(HotCVD)/(thermalCVD)(4)、電漿增強CVD(PlasmaEnhancedCVD)(5)、MOCVD(MetalOrganicCVD)&分子磊晶成長(MolecularBeamEpitaxy)(6)、外延生長法(LPE)4)塗敷光刻膠光刻製造過程中,往往需採用20-30道光刻工序,現在技術主要採有紫外線(包括遠紫外線)為光源的光刻技術。光刻工序包括翻版圖形掩膜製造,矽基片表面光刻膠的塗敷、預烘、曝光、顯影、後烘、腐蝕、以及光刻膠去除等工序。(1)光刻膠的塗敷(2)預烘(prebake)(3)曝光(4)顯影(5)後烘(postbake)(6)腐蝕(etching)--1溼法腐蝕&2幹法腐蝕3同步輻射(SOR:synchrotronorbitalradiation)X線光刻技術(7)光刻膠的去除5)將氮化矽去除6)離子布植將硼離子(B+3)透過SiO2膜注入襯底,形成P型阱7)去除光刻膠,放高溫爐中進行退火處理以消除晶圓中晶格缺陷和內應力,以恢復晶格的完整性。8)用熱磷酸去除氮化矽層,摻雜磷(P+5)離子,形成N型阱9)退火處理,然後用HF去除SiO2層10)幹法氧化法生成一層SiO2層,然後LPCVD沉積一層氮化矽11)利用光刻技術和離子刻蝕技術,保留下柵隔離層上面的氮化矽層12)溼法氧化,生長未有氮化矽保護的SiO2層,形成PN之間的隔離區13)熱磷酸去除氮化矽,然後用HF溶液去除柵隔離層位置的SiO2,並重新生成品質更好SiO2薄膜,作為柵極氧化層。14)LPCVD沉積多晶矽層,然後塗敷光阻進行光刻,以及等離子蝕刻技術,柵極結構,並氧化生成SiO2保護層。15)表面塗敷光阻,去除P阱區的光阻,注入砷(As)離子,形成NMOS的源漏極。用同樣的方法,在N阱區,注入B離子形成PMOS的源漏極。16)利用PECVD沉積一層無摻雜氧化層,保護元件,並進行退火處理。17)沉積摻雜硼磷的氧化層18)濺鍍第一層金屬19)光刻技術定出VIA孔洞,沉積第二層金屬,並刻蝕出連線結構。然後,用PECVD法氧化層和氮化矽保護層20)光刻和離子刻蝕,定出PAD位置21)最後進行退火處理,以保證整個Chip的完整和連線的連線性3、IC的封裝與測試。晶片的封裝IC封裝的定義---------是由半導體積體電路(IntergratedCircult,IC)與其它相關電子元件,經過數道程式與產品(零件)的組裝構成,使其在適宜的環境下,發揮系統設計功能,整個流程即稱之為封裝(PACKAGE)。封裝的主要目的---------在於"傳遞電能","傳遞電路迅號","提供散熱途徑"與"機械承載與保護"。 在封裝的時候,交由封裝廠進行封裝。這裡的封裝廠就不像前面必須一一對應了。可以有很多家。由他們指把一個個能完成設計電路功能的裸露小晶片電路管腳,用引線接引到外部接頭處,以便與其它器件連線。它不僅起著安放、固定、密封、保護晶片和增強電器效能的作用,而且還是溝通晶片內部世界與外部電路的橋樑。因此,封裝對於積體電路來說起著重要的作用。有些為避免增加費用,使用軟包裝。在這個環節,可能會出現封裝是同一批號,但晶圓不是同一批號的。 怎樣衡量一個晶片封裝技術是否先進呢?首先,要看芯片面積與封裝面積之比,其比值越接近1越好。當然這個比值永遠也不可能等於1,那應該稱作"裸晶"。例如以採用40引腳的塑封雙列直插式封裝(PDIP)的CPU為例,其芯片面積/封裝面積=3×3/15.24×50=1/85,離1相差很遠。不難看出,這種封裝尺寸遠比晶片大,說明封裝效率很低,佔去了很多有效安裝面積。接著要看引腳的設計。理論上來說引腳要儘量的短,以減少訊號延遲;引腳間的距離要儘量遠,以保證互不干擾。但隨著電晶體整合的數量越來越龐大,單一晶片中附加的功能越來越多,引腳的數目正在與日俱增,其間距也越來越小。引腳的數量從幾十,逐漸增加到幾百,今後5年內可能達2000。基於散熱的要求,封裝越薄越好。隨著晶片整合度的提高,晶片的發熱量也越來越大。除了採用更為精細的晶片製造工藝以外,封裝設計的優劣也是至關重要的因素。設計出色的封裝形式可以大大增加晶片的各項電器效能。如比較小的阻抗值、較強的抗干擾能力、較小的訊號失真等。封裝就是安裝半導體積體電路晶片用的外殼。因為晶片必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質對晶片電路的腐蝕而造成電路效能下降,所以封裝是至關重要的。封裝後的晶片也更便於安裝和運輸。封裝的這些作用和包裝是基本相似的,但它又有獨特之處。封裝不僅起著安放、固定、密封、保護晶片和增強電路效能的作用,而且還是溝通晶片內部世界與外部電路的橋樑--晶片上的接點用導線連線到封裝外殼的引腳上,這些引腳又透過印製板上的導線與其它器件建立連線。因此,封裝對CPU和其它大規模積體電路都起著重要的作用。隨著CPU和其它大規模電路的進步,積體電路的封裝形式也將有相應的發展。晶片的封裝技術已經歷了好幾代的變遷,技術指標一代比一代先進,芯片面積與封裝面積之比(衡量封裝技術水平的主要指標)越來越接近於1,適用頻率越來越高,耐溫效能也越來越好。它還具有重量小,可靠性高,使用方便等優點。封裝的分類:1、從使用的包裝材料來分,我們可以將封裝劃分為金屬封裝、陶瓷封裝和塑膠封裝;A)、金屬封裝是半導體器件封裝的最原始的形式,它將分立器件或積體電路置於一個金屬容器中,用鎳作封蓋並鍍上金。金屬圓形外殼採用由可伐合金材料衝製成的金屬底座,藉助封接玻璃,在氮氣保護氣氛下將可伐合金引線按照規定的佈線方式熔裝在金屬底座上,經過引線端頭的切平和磨光後,再鍍鎳、金等惰性金屬給與保護。在底座中心進行晶片安裝和在引線端頭用鋁矽絲進行鍵合。組裝完成後,用10號鋼帶所衝製成的鍍鎳封帽進行封裝,構成氣密的、堅固的封裝結構。金屬封裝的優點是氣密性好,不受外界環境因素的影響。它的缺點是價格昂貴,外型靈活性小,不能滿足半導體器件日益快速發展的需要。現在,金屬封裝所佔的市場份額已越來越小,幾乎已沒有商品化的產品。少量產品用於特殊效能要求的軍事或航空航天技術中。B)、陶瓷封裝是繼金屬封裝後發展起來的一種封裝形式,它象金屬封裝一樣,也是氣密性的,但價格低於金屬封裝,而且,經過幾十年的不斷改進,陶瓷封裝的效能越來越好,尤其是陶瓷流延技術的發展,使得陶瓷封裝在外型、功能方面的靈活性有了較大的發展。目前,IBM的陶瓷基板技術已經達到100多層佈線,可以將無源器件如電阻、電容、電感等都整合在陶瓷基板上,實現高密度封裝。陶瓷封裝由於它的卓越效能,在航空航天、軍事及許多大型計算機方面都有廣泛的應用,佔據了約10%左右的封裝市場(從器件數量來計)。陶瓷封裝除了有氣密性好的優點之外,還可實現多訊號、地和電源層結構,並具有對複雜的器件進行一體化封裝的能力。它的散熱性也很好。缺點是燒結裝配時尺寸精度差、介電係數高(不適用於高頻電路),價格昂貴,一般主要應用於一些高階產品中。C)、相對而言,塑膠封裝自七十年代以來發展更為迅猛,已佔據了90%(封裝數量)以上的封裝市場份額,而且,由於塑膠封裝在材料和工藝方面的進一步改進,這個份額還在不斷上升。塑膠封裝最大的優點是價格便宜,其效能價格比十分優越。隨著晶片鈍化層技術和塑膠封裝技術的不斷進步,尤其是在八十年代以來,半導體技術有了革命性的改進,晶片鈍化層質量有了根本的提高,使得塑膠封裝儘管仍是非氣密性的,但其抵抗潮氣侵入而引起電子器件失效的能力已大大提高了,因此,一些以前使用金屬或陶瓷封裝的應用,也已漸漸被塑膠封裝所替代。2、 從成型工藝來分,我們又可以將封裝劃分為預成型封裝(pre-mold)和後成型封裝(post-mold);3、至於從封裝外型來講,則有SIP(singlein-linepackage)、DIP(dualin-linepackage)PLCC(plastic-leadedchipcarrier)、PQFP(plasticquadflatpack)、SOP(small-outlinepackage)、TSOP(thinsmall-outlinepackage)、PPGA(plasticpingridarray)、PBGA(plasticballgridarray)、CSP(chipscalepackage)等等。4、若按第一級連線到第二級連線的方式來分,則可以劃分為PTH(pin-through-hole)和SMT(surface-mount-technology)二大類,即通常所稱的插孔式(或通孔式)和表面貼裝式。晶片的測試。 為了能在當今激烈的市場競爭中立於不敗之地,電子產品的生產廠家就必需確保產品質量。而為了保證產品質量,在生產過程中就需要採用各類測試技術進行檢測,以及時發現缺陷和故障並進行修復。 我們在使用某個晶片的時候,經常發現這樣的現象,就是晶片的其中幾個引腳沒有用到。我們甚至還會以為這樣子使用這個晶片是用錯了。其實這幾個引腳是用來測試用的。在晶片被製造出來之後,還要由晶片測試工程師對晶片進行測試,看這些生產出來的晶片的效能是否符合要求、晶片的功能是否能夠實現。實際上,我們這種測試方法只是接觸式測試,晶片測試技術中還有非接觸式測試。 隨著線路板上元器件組裝密度的提高,傳統的電路接觸式測試受到了極大的限制,而非接觸式測試的應用越來越普遍。所謂非接觸測試,主要就是利用光這種物質對製造過程中或者已經制造出來的晶片進行測試。這就好像一個人覺得腿痛,他就去醫院進行一個X光透視,看看腿是不是出現骨折或者其它問題。這種方法不會收到元器件密度的影響,能夠以很快的測試速度找出缺陷。 有些是交由單獨的測試廠,由機器按照設定的要求進行測試。目的是確保IC能滿足最低電氣規範化要求,並按不同要求分類,統計出分類結果和不同引數分佈,供質量和生產部門參考。透過測試的被統一包裝,稱為"全新原裝";未透過測試的被稱為次品,即我們大多數所稱"散新"。*********************************************************************************************************************************** 如果還需要其他的幫助,請追加提問,嘿嘿~

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