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芯片制造全工艺,从layout到成品是这样“进化”的-电子技术方案|电路图讲解

4 月 7, 2019

芯片一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立的整体。如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏,那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。   芯片制造全工艺,从layout到成品是这样“进化”的-电子技术方案|电路图讲解   

 那么要想造个芯片,首先,你得画出来一个长这样的玩意儿给Foundry (外包的晶圆制造公司)▼   芯片制造全工艺,从layout到成品是这样“进化”的-电子技术方案|电路图讲解   

 再放大▼  

  芯片制造全工艺,从layout到成品是这样“进化”的-电子技术方案|电路图讲解   

 我们终于看到一个门电路啦! 这是一个NAND Gate(与非门),大概是这样▼   芯片制造全工艺,从layout到成品是这样“进化”的-电子技术方案|电路图讲解   

 A, B 是输入, Y是输出   其中蓝色的是金属1层,绿色是金属2层,紫色是金属3层,粉色是金属4层。

那晶体管(“晶体管”自199X年以后已经主要是 MOSFET, 即场效应管了 ) 呢?仔细看图,看到里面那些白色的点吗?那是衬底,还有一些绿色的边框?那些是Active Layer (也即掺杂层)。   Foundry是怎么做的呢? 大体上分为以下几步:    首先搞到一块圆圆的硅晶圆, (就是一大块晶体硅, 打磨的很光滑, 一般是圆的)   图片按照生产步骤排列. 但是步骤总结单独写出.    

 1、湿洗 (用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)   

 2、光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )    

 3、 离子注入 (在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)    

4.1、干蚀刻 (之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻).   4.2、湿蚀刻 (进一步洗掉,但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻)—— 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦,但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做,以达到要求。   

 5、等离子冲洗 (用较弱的等离子束轰击整个芯片)  

 6、热处理,其中又分为:   6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)   6.2 退火   6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )   7、化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质                                          

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