涨知识!芯片是怎么做出来的,今天终于看懂了
從專業角度來說,一塊芯片的制作工藝,制作流程極其復雜繁瑣。但就從IC完整的產業鏈來說,主要分為IC設計→IC制造→封裝→測試四個部分。
芯片制作過程:
一、芯片設計
芯片屬于體積小,但高精密度極大的產品。想要制作芯片,設計是第一環節。設計需要借助EDA工具和一些IP核,最終制成加工所需要的芯片設計藍圖。
二、沙硅分離
所有的半導體工藝都是從一粒沙子開始的。因為沙子中蘊含的硅是生產芯片“地基”硅晶圓所需要的原材料。所以我們第一步,就是要將沙子中的硅分離出來。
三、硅提純
在將硅分離出來后,其余的材料廢棄不用。將硅經過多個步驟提純,已達到符合半導體制造的質量,這就是所謂的電子級硅。
?四、將硅鑄錠
提純之后,要將硅鑄成硅錠。一個被鑄成錠后的電子級硅的單晶體,重量大約為100千克,硅的純度達到了99.9999%。
?五、晶圓加工
硅錠鑄好后,要將整個硅錠切成一片一片的圓盤,也就是我們俗稱的晶圓,它是非常薄的。隨后,晶圓就要進行拋光,直至完美,表面如鏡面一樣光滑。
硅晶圓的直徑常見的有8英寸(200mm)和12英寸(300mm),直徑越大,最終單個芯片成本越低,但加工難度越高。
六、光刻
首先在晶圓上敷涂上三層材料。第一層是氧化硅,第二層是氮化硅,最后一層是光刻膠。再將設計完成的包含數十億個電路元件的芯片藍圖制作成掩膜,掩膜可以理解為一種特殊的投影底片,包含了芯片設計藍圖,下一步就是將藍圖轉印到晶圓上。這一步對光刻機有著極高的要求。
紫外線會透過掩膜照射到硅晶圓上的光刻膠上,光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉,清除后留下的圖案和掩膜上的一致。用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分,剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。蝕刻完成后,清除全部光刻膠,露出一個個凹槽。
七、蝕刻與離子注入
首先要腐蝕掉暴露在光刻膠外的氧化硅和氮化硅,并沉淀一層二氧化硅,使晶體管之間絕緣,然后利用蝕刻技術使最底層的硅暴露出來。然后把硼或磷注入到硅結構中,接著填充銅,以便和其他晶體管互連,然后可以在上面再涂一層膠,再做一層結構。一般一個芯片包含幾十層結構,就像密集交織的高速公路。
?經過上述流程,我們就得到了布滿芯片的硅晶圓。之后用精細的切割器將芯片從晶圓上切下來,焊接到基片上,裝殼密封。之后經過最后的測試環節,一塊塊芯片就做好了。
總結
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