目前,集成电路制造简介在当代的应用可谓是越来越广泛,集成电路制造简介是值得我们好好学习的,现在我们就深入了解集成电路制造简介。
从1930年代开始,元素周期表中的化学元素中的半导体被研究者如贝尔实验室的William Shockley认为是固态真空管的最可能的原料。从氧化铜到锗,再到硅,原料在1940到1950年代被系统的研究。如今,尽管元素周期表的一些III-V价化合物如砷化镓应用于特殊用途如:发光二极管,激光,太阳能电池和最高速集成电路,单晶硅成为集成电路主流的基层。创造无缺陷晶体的方法用去了数十年的时间。
半导体IC制程,包括以下步骤,并重复使用:
黄光(微影)、蚀刻、薄膜、扩散、CMP
使用单晶硅晶圆(或III-V族,如砷化镓)用作基层。然后使用微影、扩散、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件,然后利用微影、薄膜、和CMP技术制成导线,如此便完成芯片制作。因产品性能需求及成本考量,导线可分为铝制程和铜制程。
IC 由很多重叠的层组成,每层由图像技术定义,通常用不同的颜色表示。一些层标明在哪里不同的掺杂剂扩散进基层(成为扩散层),一些定义哪里额外的离子灌输(灌输层),一些定义导体(多晶硅或金属层),一些定义传导层之间的连接(过孔或接触层)。所有的组件由这些层的特定组合构成。
在一个自排列(CMOS)过程中,所有门层(多晶硅或金属)穿过扩散层的地方形成晶体管。
电阻结构,电阻结构的长宽比,结合表面电阻系数,决定电阻。
电容结构,由于尺寸限制,在IC上只能产生很小的电容。
更为少见的电感结构,可以制作芯片载电感或由回旋器模拟。
因为CMOS设备只引导电流在逻辑门之间转换,CMOS设备比双级组件消耗的电流少很多。
随机存取存储器(random access memory)是最常见类型的集成电路,所以密度最高的设备是存储器,但即使是微处理器上也有存储器。尽管结构非常复杂-几十年来芯片宽度一直减少-但集成电路的层依然比宽度薄很多。组件层的制作非常像照相过程。虽然可见光谱中的光波不能用来曝光组件层,因为他们太大了。高频光子(通常是紫外线)被用来创造每层的图案。因为每个特征都非常小,对于一个正在调试制造过程的过程工程师来说,电子显微镜是必要工具。
在使用自动测试设备(ATE)包装前,每个设备都要进行测试。测试过程称为晶圆测试或晶圆探通。晶圆被切割成矩形块,每个被称为“die”。每个好的die 被焊在“pads”上的铝线或金线,连接到封装内,pads通常在die的边上。封装之后,设备在晶圆探通中使用的相同或相似的ATE上进行终检。测试成本可以达到低成本产品的制造成本的25%,但是对于低产出,大型和/或高成本的设备,可以忽略不计。
在2005年,一个制造厂(通常称为半导体工厂,常简称fab,指fabrication facility)建设费用要超过10亿美金,因为大部分操作是自动化的。
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