芯片制造工艺：芯片的制造思维导图

U217001655

2022-11-20

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制造

芯片

工艺

芯片的制造的概括及论述

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思维导图大纲

集成电路晶圆的生产

制造过程从硅单晶抛光片开始，到晶圆上包含了数以百计的集成电路芯片

晶圆（wafer）术语

芯片(chip,die)、器件、电路、微芯片（microchip）或条码（bar）：所有这些是指圆晶表面占大部分面积的微芯片图形。

划片线（scribe line，saw line）或街区（street，avenue）：圆晶上用以区分不同芯片之间的间隔区

工程试验芯片（engineering die），测试芯片（test die）：这些芯片与正式的芯片不同，它包括特殊的期间和电路用于对圆晶生产工艺的电性检测

边缘芯片（Edge die）

晶圆的表面（wafer crystal plane）

晶圆定位边（wafer flat）/凹槽（notche）

晶圆的四种基础生产工艺

增层（薄膜工艺）

薄膜类型

绝缘体

半导体

导体

工艺类型

生长法

氧化工艺

二氧化硅

淡化工艺

淀积法

化学气相沉淀

二氧化硅

氮化硅

外延单晶硅

多晶硅

蒸法工艺.

铝

铝合金

镍

金

溅射工艺

二氧化硅

一氧化硅

铝

铝合金

钨

钛

钼

电镀工艺

金

铜

抛光（图形化工艺）

将圆晶表面薄膜的特定部分除去的工艺

包括光刻、刻蚀、去胶工艺

包含：

光掩模（photomasking）

掩膜（masking）

光刻（photolith-ography）

用于在晶圆表面和内部产生需要的图形和尺寸

微光刻（microlithography）

加工产出（生成特定的图形）

开空

留岛

缺陷

制程中的污染物会造成缺陷

要完成5层至20层或更多，污染问题会放大。

掺杂

是将特定量的杂质通过薄膜开口引入圆晶表面的工艺过程

热扩散（themal diffusion）

1000度左右高温

气态化的掺杂原子通过扩散化学反应迁移岛暴露的晶圆表面，形成一层薄膜。

离子注入

离子注入机

掺杂工艺的目的是在晶圆表层内建立兜形区（形成电性活跃区和PN结）。

热处理

简单的将晶圆加热和冷却来达到特定结果的制程

会有一些污染物和水气从晶圆上蒸发掉

晶圆上没有增加或减去任何物质

电路设计

一层层的建

晶圆制造实例

第一步：薄膜工艺。对圆晶表面的氧化会形成一层保护薄膜，它可作为掺杂的阻挡层。这层二氧化硅膜称为场氧化层。

第二步：图形化工艺。通过光刻、刻蚀、去胶工艺，在场氧化层上开凹孔以定义晶体管的源极、栅极和漏极的特定位置。

第三步：薄膜工艺。接下来，晶圆将经过二氧化硅氧化反应加工。圆晶暴露的硅表面会生长一层氧化薄膜。它可作为栅极氧化层。

第四步：薄膜工艺。这一步，晶圆上沉积一层多硅作为栅极构造。

第五步：图形化工艺，通过光刻工艺，在氧化层/多晶硅层按电路图形刻蚀两个开口，他们定义了晶体管的源极和漏极区域。

第六步：掺杂工艺。掺杂加工用于在源极和漏极区形成N层。

第七步：薄膜工艺。在源极和漏极区域生长一层氧化膜。

第八步：图形化工艺。通过光刻、刻蚀和去胶工艺，分别在源极、栅极和漏极区域刻蚀形成的孔，称为接触孔。

第九步：薄膜工艺。在整个圆晶的表面沉积一层导电金属，该金属通常是铝的合金。

第十步：图形化工艺。通过光刻、刻蚀和去胶工艺，晶圆表面金属镀层在芯片和划片线上的部分按照电路图除去。金属膜剩下的部分将芯片的每个元件准确无误地按照设计要求互相连接起来。

第十一步：热处理工艺。紧随金属刻蚀加工后，晶圆将在氮气环境下经历加热工艺。此步加工的目的是使金属与源、漏、栅极进一步融合以获得更好的电性接触链接。

第十二步：薄膜工艺。芯片器件上的最后一层是保护层，通常称为防刮层或钝化层。它的用途是使芯片表面的元件在电测、封装及使用时得到保护。

第十三步：图形化工艺。通过光刻、刻蚀和去胶工艺，在整个工艺加工序列的最后一步蚀将位于芯片周边金属引线压点上的钝化层刻蚀掉。这一步称为压点掩膜。

晶圆中测

又称芯片分选（die sort）或电分选（electrical sort）

三个目标

封装之前，检测出合格芯片

对器件/电路的电性参数进行特性评估。

合格芯片与不合格芯片以晶圆图的形式记录下来。之前的老技术在不良芯片上涂一墨点。

集成封装

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