有些瑕疵望指正。
我将问题当中的制作理解为“制造”。下面主要讲解制造一片IC所需要的工艺流程,简要科普设计流程。
1.设计
在制造之前,需要有专业的IC designer讲所要制造的IC设计出来。
设计IC可以分得很细,传统的VLSI设计流程可分为:
(1).System specification
(2).Functional design
(3).Logic synthesis
(4).Circuit design
(5).Physical design and verification
我是学制程的,对设计不做过多解释,住进时间还能打把dota。
有了物理设计图纸之后,我们就要考虑将其在
2.工艺(制程)
(1)晶圆制造:以Si为例。目前业界主流的IC都是基于Si的,所以我们需要先获得加工的原材料,就是高纯度的硅了。提炼出高纯度的硅之后,我们就考虑如何获得具有相同晶向的单晶硅,厂商会首先通过拉晶的方法得到一根一根的硅碇,通俗表达式通过一块籽晶在熔融的液态硅上拉获得的,在此过程中可以进行N或者P型的掺杂,然后将其打磨,抛光,切片,抛光。产业界所用的硅片都是双面抛光的了,如果你没见过,我告诉你硅片的样子看着就像中间没有洞洞的光盘。目前TSMC主要在用12寸晶圆,不断有说其在推进18寸晶圆。一块晶片上就可以加工得到许许多多相同的IC。然而一块纯硅片是不够的,我们还需要在纯硅两侧镀上氧化层(以后简写为Oxi),基于硅得天独厚的优势,可以轻易在炉管中加温通氧气获得天然氧化层SiO2绝缘层,这一层是很薄的,.但对COMS工艺具有相当重要的意义。
(2)晶圆加工:这里大概会重复20-30道主流的工艺,它们主要有:Clean、炉管、涂光阻、曝光、软/硬烤、显影、去光阻、蚀刻、掺杂(注入、扩散)、退火、镀铜(我会用金属溅镀sputter)、去铜(做interconnects)等。上面的步骤是需要重复的。对于传统IC而言,大致是:在晶圆表面制作出CMOSFET及各种电阻电容,再用8层立体金属连线将最底下这些器件按照图纸连起来。而在3D IC中更需要TSV、对准、bonding等步骤将两层wafer粘合到一起成为一块3D的芯片。
(3)电性测量:经过上述步奏,一片圆形的晶片上出现许多小格子,每一个格子就是我们希望得到的芯片的雏形了,之后需要测量一下加工完毕的片子的I-V,C-V等电气特性等,是有专门的测量仪器通过探针在打在两侧的金属或poly上扫描分析完成的,我做实验时候用的四个探针,不知道产业界如何。
(4)切割、封装:这一步是在封装厂里做的,晶圆厂(如TSMC)将加工完成的完整晶片运送至芯片封装厂(如日月光),封装厂通过设备将晶片(wafer)切割,得到许多相同的晶粒(die),此时的芯片会比我们在市场上看到的CPU或内存小而薄得多,这是因为它们还没有封装。封装即是将die固定在塑料或陶瓷基座上,并引出许多引脚,最后用胶水密封。
(5)测试:顾名思义。与之前的电测相比,更具更仔细和有针对性。
以上所有步骤都是不希望有灰尘等杂质参与的。