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會由采用更大直徑晶圓所彌補。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。

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

4. 壓焊點上的一小塊污染物

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。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。