集成电路制造过程

Question

如题所述

Answer 1

集成电路或称微电路、微芯片晶片/芯片（在电子学中是一种把电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。半导体集成电路工艺，包括以下步骤，并重复使用：

1. 光刻

2. 刻蚀

3. 薄膜(化学气相沉积或物理气相沉积）

4. 掺杂（热扩散或离子注入）

5. 化学机械平坦化CMP

使用单晶硅晶圆（或III-V族，如砷化镓）用作基层，然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件，再利用薄膜和CMP技术制成导线，如此便完成芯片制作。因产品性能需求及成本考量，导线可分为铝工艺（以溅镀为主）和铜工艺（以电镀为主参见Damascene）。主要的工艺技术可以分为以下几大类：黄光微影、刻蚀、扩散、薄膜、平坦化制成、金属化制成。

IC由很多重叠的层组成，每层由影像技术定义，通常用不同的颜色表示。一些层标明在哪里不同的掺杂剂扩散进基层（成为扩散层），一些定义哪里额外的离子灌输（灌输层），一些定义导体（多晶硅或金属层），一些定义传导层之间的连接（过孔或接触层）。所有的组件由这些层的特定组合构成。

1. 在一个自排列（CMOS）过程中，所有门层（多晶硅或金属）穿过扩散层的地方形成晶体管。

2. 电阻结构，电阻结构的长宽比，结合表面电阻系数，决定电阻。

3. 电容结构，由于尺寸限制，在IC上只能产生很小的电容。

4. 更为少见的电感结构，可以制作芯片载电感或由回旋器模拟。

因为CMOS设备只引导电流在逻辑门之间转换，CMOS设备比双极型组件（如双极性晶体管）消耗的电流少很多，也是现在主流的组件。透过电路的设计，将多颗的晶体管管画在硅晶圆上，就可以画出不同作用的集成电路。

随机存取存储器是最常见类型的集成电路，所以密度最高的设备是存储器，但即使是微处理器上也有存储器。尽管结构非常复杂－几十年来芯片宽度一直减少－但集成电路的层依然比宽度薄很多。组件层的制作非常像照相过程。虽然可见光谱中的光波不能用来曝光组件层，因为他们太大了。高频光子（通常是紫外线）被用来创造每层的图案。因为每个特征都非常小，对于一个正在调试制造过程的过程工程师来说，电子显微镜是必要工具。

在使用自动测试设备（ATE）包装前，每个设备都要进行测试。测试过程称为晶圆测试或晶圆探通。晶圆被切割成矩形块，每个被称为晶片（“die”）。每个好的die被焊在“pads”上的铝线或金线，连接到封装内，pads通常在die的边上。封装之后，设备在晶圆探通中使用的相同或相似的ATE上进行终检。测试成本可以达到低成本产品的制造成本的25％，但是对于低产出，大型和/或高成本的设备，可以忽略不计。

Answer 2

集成电路的制造过程一般包括以下几个主要步骤：
设计：首先进行电路设计，使用计算机辅助设计工具（CAD）进行电路布局和电路原理图的设计。
掩膜制备：根据电路设计的要求，制备掩膜模板。掩膜模板上的图案将被转移到硅片上，用于形成电路的结构和元件。
硅片准备：将硅片进行清洗和化学处理，以去除杂质和形成平整的表面。然后在硅片上生长氧化层。
掩膜转移：使用光刻技术，将掩膜模板上的图案通过光刻曝光和显影的步骤转移到硅片上。光刻胶被涂覆在硅片表面，然后通过曝光和显影，将图案转移到光刻胶上。
沉积：根据电路设计的需要，在硅片上沉积金属或者其他材料，用于形成电路的导线、电极等。
腐蚀：使用化学腐蚀或物理腐蚀的方法，去除不需要的材料，只保留需要的电路结构。
清洗和检测：对制造好的芯片进行清洗，去除残留的杂质和化学物质。然后进行电性能和可靠性的测试和检测，以确保芯片的质量和功能。
封装和测试：将芯片封装到塑料或者陶瓷封装中，形成最终的集成电路芯片。然后进行功能测试和可靠性测试，以确保芯片在实际应用中正常工作。
以上是集成电路制造的一般流程，不同类型的集成电路可能会有一些特殊的制造步骤或工艺。整个制造过程需要严格的控制和精密的设备，以确保芯片的质量和性能。