晶圓生產(chǎn)的目標(biāo)

芯片的制造分為原料制作、單晶生長和晶圓的制造、集成電路晶圓的生產(chǎn)和集成電路的封裝階段。本節(jié)主要講解集成電路封裝階段的部分。

集成電路晶圓生產(chǎn)是在晶圓表面上和表面內(nèi)制造出半導(dǎo)體器件的一系列生產(chǎn)過程。整個制造過程從硅單晶拋光片開始，到晶圓上包含了數(shù)以百計的集成電路戲芯片。

下面，為了更好的理解芯片的結(jié)構(gòu)，小編將為大家介紹一些基本的晶圓術(shù)語。

晶圓術(shù)語

1. 芯片、器件、電路、微芯片或條碼：所有這些名詞指的是在晶圓表面占大部分面積的微芯片圖形。

2. 劃片線或街區(qū)：這些區(qū)域是在晶圓上用來分隔不同芯片之間的間隔區(qū)。劃片線通常是空白的，但有些公司在間隔區(qū)內(nèi)放置對準(zhǔn)標(biāo)記，或測試的結(jié)構(gòu)。

3. 工程試驗芯片和測試芯片：這些芯片與正式器件芯片或電路芯片不同。它包含特殊的器件和電路模塊用于對晶圓生產(chǎn)工藝的電性測試。

4. 邊緣芯片：在晶圓的邊緣上的一些掩模殘缺不全的芯片而產(chǎn)生的面積損耗。由于單個芯片尺寸增大而造成的更多邊緣浪費(fèi)會由采用更大直徑晶圓所彌補(bǔ)。推動半導(dǎo)體工業(yè)向更大直徑晶圓發(fā)展的動力之一就是為了減少邊緣芯片所占的面積。

5. 晶圓的晶面：圖中的剖面標(biāo)示了器件下面的晶格構(gòu)造。此圖中顯示的器件邊緣與晶格構(gòu)造的方向是確定的。

6. 晶圓定位邊/凹槽：例如圖示的晶圓有主定位邊和副定位邊。300mm和450mm直徑的晶圓都是用凹槽作為晶格導(dǎo)向的標(biāo)識。這些定位邊和凹槽在一些晶圓生產(chǎn)工藝中還輔助晶圓的套準(zhǔn)。

芯片術(shù)語

下圖是一個中規(guī)模(MSI)/雙極型集成電路的顯微照片。之所以選擇這個集成等級，是為了照片上能顯示出電路的具體圖形。對于更高集成度的電路，它的元件非常小，以至于在整個芯片的顯微照片上無法辨認(rèn)。

圖中芯片的特性有：

1. 雙極型晶體管

2. 電路的特定編號

3. 為連接芯片與管殼而備的壓焊點(diǎn)

4. 壓焊點(diǎn)上的一小塊污染物

5. 金屬表面導(dǎo)線

6. 劃片線(芯片間的分割線)

7. 獨(dú)立未連接的元件

8. 掩模版對準(zhǔn)標(biāo)記

9. 電阻

晶圓生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝

在很多混合和集成電路設(shè)計。集成電路是基于一個少數(shù)晶體管結(jié)構(gòu)和制造工藝。類似于車工業(yè)，這個工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍很廣，從轎車到推土機(jī)。然而，金屬成型、焊接、油漆等工藝對汽車廠都是通用的。在汽車廠內(nèi)部，這些基本的工藝以不同的方式被應(yīng)用，以制造出客戶希望的產(chǎn)品。

同樣，芯片制造也是同樣的。依此進(jìn)行4個基本操作，以產(chǎn)生特定的芯片。這些操作是薄膜、圖形化、摻雜和熱處理。下圖是一個硅柵晶體管的橫截面。它說明了如何使用這些基本的操作并依此制造一個實際的半導(dǎo)體器件。

薄膜工藝

薄膜工藝是在晶圓表面形成薄膜的加工工藝。

各種技術(shù)用于二氧化硅層生長和各種材料的沉積。

通用的淀積技術(shù)是物理氣相淀積、化學(xué)氣相淀積、蒸發(fā)和濺射、分子束、外延生長、分子束外延和原子層淀積。使用電鍍在高密度集成電路上淀積金屬化層。

圖形化工藝

圖形化工藝是通過一系列生產(chǎn)步驟將晶圓表面薄膜的特定部分除去工藝。從此之后，晶圓表面會留下帶有微圖形結(jié)構(gòu)的薄膜。被除去部分的可能形狀是薄膜內(nèi)的空或是殘留的島狀部分。

圖形化工藝也被未大家熟知的廣掩模、掩模、光刻或微光刻。在晶圓制造過程中，晶體三極管、二極管、電容器和金屬層的各種物理部件在晶圓表面或表層內(nèi)構(gòu)成。

這些部件是每次在一個掩模版上生成的，并且結(jié)合生成薄膜及去除特定部分，通過圖形化工藝過程，最終在晶圓上保留特征圖形的部分。光刻生產(chǎn)的目標(biāo)是根據(jù)電路設(shè)計的要求，生成尺寸精確的特征圖形，且在晶圓表面的位置要正確，而且與其他層的關(guān)聯(lián)也要正確。

圖形化工藝是所有四個基本工藝中最關(guān)鍵的。圖形化工藝確定了器件的關(guān)鍵尺寸。圖形化工藝過程中的錯誤可能造成圖形歪曲或套準(zhǔn)不好，最終可轉(zhuǎn)化為對器件的電特性產(chǎn)生影響。

圖形的錯位也會導(dǎo)致類似的不良結(jié)果。圖形化工藝中的另一個問題是缺陷。圖形化工藝是高科技版本的照相術(shù)，只不過是在難以置信的微小尺寸小完成的。在制程中的污染物會造成缺陷。事實上由于圖形化工藝在現(xiàn)代晶圓生產(chǎn)過程中要完成30層或更多，所以污染問題將會放大。

講述了這么多，這些步驟只是展示了集成電路的生產(chǎn)加工技術(shù)，至于如何設(shè)計，小編將在下回為大家介紹。