芯片是如何制作的

芯片是如何制作的,第1张

芯片是怎么制作出来的如下:

一、芯片设计。

芯片属于体积小,但高精密度极大的产品。想要制作芯片,设计是第一环节。设计需要借助EDA工具和一些IP核,最终制成加工所需要的芯片设计蓝图。

二、沙硅分离。

所有的半导体工艺都是从一粒沙子开始的。因为沙子中蕴含的硅是生产芯片“地基”硅晶圆所需要的原材料。所以我们第一步,就是要将沙子中的硅分离出来。

三、硅提纯。

在将硅分离出来后,其余的材料废弃不用。将硅经过多个步骤提纯,已达到符合半导体制造的质量,这就是所谓的电子级硅。

四、将硅铸锭。

提纯之后,要将硅铸成硅锭。一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体,重量大约为1千克,硅的纯度达到了99.9999%。

五、晶圆加工。硅锭铸好后,要将整个硅锭切成一片一片的圆盘,也就是我们俗称的晶圆,它是非常薄的。随后,晶圆就要进行抛光,直至完美,表面如镜面一样光滑。硅晶圆的直径常见的有8英寸(2mm)和12英寸(3mm),直径越大,最终单个芯片成本越低,但加工难度越高。

六、光刻。首先在晶圆上敷涂上三层材料。第一层是氧化硅,第二层是氮化硅,最后一层是光刻胶。再将设计完成的包含数十亿个电路元件的芯片蓝图制作成掩膜,掩膜可以理解为一种特殊的投影底片,包含了芯片设计蓝图,下一步就是将蓝图转印到晶圆上。这一步对光刻机有着极高的要求。紫外线会透过掩膜照射到硅晶圆上的光刻胶上,光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩膜上的一致。用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后,清除全部光刻胶,露出一个个凹槽。

七、蚀刻与离子注入。首先要腐蚀掉暴露在光刻胶外的氧化硅和氮化硅,并沉淀一层二氧化硅,使晶体管之间绝缘,然后利用蚀刻技术使最底层的硅暴露出来。然后把硼或磷注入到硅结构中,接着填充铜,以便和其他晶体管互连,然后可以在上面再涂一层胶,再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构,就像密集交织的高速公路。

经过上述流程,我们就得到了布满芯片的硅晶圆。之后用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来,焊接到基片上,装壳密封。之后经过最后的测试环节,一块块芯片就做好了。

半导体工艺技术有很多,每种工艺都有其特定的优势和劣势,没有一种工艺能够满足所有的应用需求,因此,选择哪种工艺是根据应用的具体要求而定的。

常见的半导体工艺有:晶圆切割、晶圆研磨、光刻、掩膜、熔融清洗、热处理、化学镀、接极等。

其中,晶圆切割、光刻、掩膜、熔融清洗、热处理、化学镀、接极等是半导体八大工艺,这八种工艺是半导体制造过程中最重要的工艺,也是最常用的工艺。

每种工艺都有其优势和劣势,没有一种工艺能够满足所有的应用需求,因此,选择哪种工艺是根据应用的具体要求而定的,没有哪一种工艺是最好的。

这个课题太大!因为涉及半导体材料的泛范围太广了!简单地说:以半导体材料及衍生材料为主体的各种工艺研发和制造都称为半导体工艺!半导体:顾名思义!就是导电率介于导体和绝缘体之间的金属及非金属材料!常见的硅,锗,都属于此类!


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