作者： 李保力 日期：2025-01-22 00:36:14 点击数：
IC 的制作分为三大块：1、IC 的设计。2、晶圆的制造。3、封装 大家知道，随着科学技术的发展和不断提高，我们现在卖的芯片在我们的生活中无 处不在，和我们的生活息息相关。举个例子来说吧，大到宇宙飞船，人造卫星，小到我 们家里的电动玩具，里面都有芯片的存在。这就体现了芯片对人类生活的重要性。 一个产品，一般都要经过如下几个过程，从设计开发到制造，最后到用户手上。我 们处在 IC 这个行业中，也是一样的。虽然我们现在仅仅是在销售这个环节上，但我看 来，我们应该对整个 IC 的产生的过程都要有所了解。 IC 这个制造过程我们可以把它分为上，中，下三游。上游是 IC 设计，（包括逻辑设 计，电路设计和图形设计）；中游是光刻（或光造）和晶圆的制造；下游是封装和成品 测试；其中中游这一块即晶圆的制造是技术工艺最复杂，投资最大的地方，因此很多设 计厂商都会拿到专门的晶圆制造厂去制造芯片。 在台湾有 2 个较大的晶圆制造厂（晶圆代工厂），一个是台积电（台湾积体电路制 造股份有限公司），另一个是台联电。其中台积电是世界上最大的晶圆制造厂。在中国 大陆也有一个很大的晶圆制造厂，即中芯国际，计划在北京也要投资一个 12 英寸的晶圆 制造厂，这表示了我国的晶圆制造工艺水平正在一步步走向成熟。 IC 设计与制版 1、IC 的设计：设计分为三个阶段：逻辑设计，电路设计，图形设计 （1）功能描述 要完成一个完整的集成电路芯片，首先要对这一个芯片做完整的功能描述。例如现 在我们要设计一个全自动雨阳蓬，当下雨时，或者有异物落在雨阳蓬上时，它能自动从 外收回关紧门窗，防止外界物体弄脏房间，那么就根据这个功能的描述，来设计我们的 电路图，并让它达到最佳的性能（因为一般功能都可以达到，但是有时候个别参数不一 样的话，性能可能就达不到最佳了）。 （2）逻辑设计（以二进制为原理的数字电路） 逻辑设计之目的是用已有的基本逻辑单元，将描述电路功能的数学函数进一步的具 体化，使所有的功能描述皆能以实际可执行的电路模块来完成，并要经过检验，确定所 设计的逻辑没有问题。 （3）电路模拟分析 逻辑设计完成后，接着要将每一个逻辑单元，转化成实际的电路组件符号（就是电 阻，电容之类的），再将这些组件符号进行组合，形成真正的电路，再进行ห้องสมุดไป่ตู้次检测 （这时会有一个检测结果）。 （4）电路布局 所谓电路布局，实际上就是做电路分析及半导体制程的中间桥梁，具个例子，就是 一个房子它分厨房，卫生间，卧室等，设计师需要将这些“组件”进行布局，使房子的功 能达到最佳的效果，比如具有通风好，光线好，凉台多用化之类的性能。当我们做完电 路布局后，还要利用电脑辅助设计﹝CAD﹞程序，检测电PG电子资源分享路布局是否有缺失，检测的结 果和先前由所验算的结果是否一致（步骤 3 的结果），如果不一致，就有可能是把厨房 做到卫生间去了，则需要再次进行电路模拟分析，再到电路布局。当结果正确后，便可 将定案之电路布局送去制作光罩（就是下面所谈到了光学掩模板），设计便完成了。 （5）制版 首先，制版（光学掩模板）的目的是为了利用光刻机把电脑上的图案通过曝光技术印 到 WAFER 的表面，制版的原理就跟我们小时候玩的一个小实验相似-------放大镜利用太阳 能使火柴棒燃烧，天上的太阳就相当于我们的光刻机，手中的放大镜就相当于我们的光 学掩模板，下面的火柴相当于 WAFER，不同点在于放大镜是利用太阳能使火柴燃烧，光 学掩模板是利用光刻机使 WAFER 表面形成图案，相信这样比喻大家应该明白这三者是怎 样的关系了。光学掩模板的成本也很高，主要成分是一种感光乳剂，是一种化学物质， 光学掩模板也叫铬板，之所以主要成分选它，除了因为它具有感光特性以外，它还可以 减少对晶圆的损坏，因为成本较高，一般都是几个厂家一起制一块实验板，测试成功了 1 / 16
才会制正式板，接着才会正式投入使用。 2、WaferProcess 晶圆制造 大家都知道硅是一种半导体，它可以通电也可以绝缘，在芯片的生产中大多数的人选择 用 桂来做为原料，为什么呢?因为硅的价格便宜，而其它金属的价格要贵。那么硅为什么会 便宜呢？ 是因为硅是世界上第二丰富的元素，分布广，它占整个地壳的四分之一，连我们平时随 处可见的 沙子里面都含有硅。 硅虽然很多，含有的杂质也多，硅矿石也很粗糙，要经过提炼才能成为单晶硅。那 晶园制造厂怎么来提炼单晶硅呢? 先要将硅矿提炼成多晶硅，再将多晶硅放入石英炉里。同时用加热器将石英炉加 热，让多晶硅慢慢的融化，等到多晶硅充分融化后便在石英炉中插入一根石英棒慢慢的 将纯净的单晶硅从石英炉中拉出来，让其冷却。这个过程就有点象我们小的时候吃转转 糖时会看到的情形。首先将黄糖放入锅中加热，糖就会慢慢的软化成为很有粘性的物 质，再用跟棍子插入锅中将糖慢慢的拎出来，冷却后从棍端到锅中间就会形成一个糖 柱。那么单晶硅被拉出来后也就形成了个圆柱状。但因为惧怕灰尘的颗粒导致生产的芯 片失去效力。整个制作过程是需要在洁净室完成的。而被拉出来的单晶硅还是不规则的 还需要打磨。打磨后还要用金刚石将它切割成一定的厚度后，这之后就形成了 WAFER。 那么晶圆为什么会得到这么个名字呢，其实很简单就是因为经过切割后它形状象个 圆形，故被叫做晶原或是硅晶圆片 谈到晶圆，有两个因素是必需要提及的，一个是线宽:现在在芯片的制作中线宽小到 了微 M，线宽越小，能连接的元器件就越多，因此实现的功能就越强大。 晶圆的直径:晶圆的直径越大，同一晶圆上可以制成的 IC 就越多，成本就可以降低。 现在有生产 4 英寸的晶圆，6 英寸的晶圆，8 英寸的晶圆和 12 英寸的晶圆。目前在中国 能生产 12 英寸的晶圆的厂家在台湾，一个是台积电（台湾积体电路制造股份有限公 司），另一个是台联电。大陆中芯国际目前也具备生产 12 英寸的晶圆的能力，正积极准 备在北京建厂生产。虽然晶圆的直径越大，同一晶圆上可以制成的 IC 就越多，但是同时 对材料技术和生产技术的要求更高。与业务相关的地方: A、生产晶圆的厂家可以不是原设计的厂家 如果客户说他收到的片子上显示的厂家和这个被解剖开的晶圆上的厂家不是一致 的，我们也可以跟他解释说片子外观上的是封装厂（既原设计厂）的代码，而这个晶圆 上的是晶圆生产厂的代码，生产晶圆的厂家可以不是原设计的厂家，因此这不能证明任 何问题。如果客户扯到片子的型号标识不一样，我们也可以告诉客户片子上的型号标识 是封装厂（既原设计厂）注明的，而晶圆上的可以是晶圆生产厂的版权专利标识，因此 这个不一样也是很正常的。并不能说明我们发给客户的货不是原厂出的。 B、生产晶圆的厂家也未必是封装晶圆的厂家 如果客户说这个晶原上的 D/C 和我们发给客户的 D/C 不一致，我们可以解释:片子的 外观上所看到的批号是封装时的 D/C，而这个晶圆上所看到的批号则是晶圆生产时的批 号，生产了晶圆后过段时间拿去封装，是完全合乎情理的。这并不能说明什么。 IC 的制造流程： 晶圆：晶圆就是单晶硅圆片，由普通的硅色拉制提炼而成，是最常见的半导体材 料。按其直径分为４英寸、６英寸和８英寸，近年发展了１２英寸甚至更大规格。晶圆 越大，同一圆片上可安排的集成电路就越多，可降低成本，但要求的材料技术和生产技 术更高。 1)表面清洗： 晶圆表面附着一层大约 2um 的 Al2O3 和甘油混合液保护之，在制作前必须进行化学 刻蚀和表面清洗。 2)初次氧化 有热氧化法生成 SiO2 缓冲层，用来减小后续中 Si3N4 对晶圆的应力氧化技术-----干 2 / 16
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