江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

芯片内部制造工艺详解

芯片内部制造工艺详解
文章图片
芯片制造的整个过程包括芯片设计、芯片制造、封装制造、测试等 。 芯片制造过程特别复杂 。
首先是芯片设计 ， 根据设计要求 ， 生成“图案”
1、晶片材料
硅片的成分是硅 ， 硅由石英砂精制而成 。 硅片经硅元素（99．999％）提纯后制成硅棒 ， 成为制造集成电路的石英半导体材料 。 芯片是芯片制造所需的特定晶片 。 晶圆越薄 ， 生产成本就越低 ， 但对工艺的要求就越高 。
2、晶圆涂层
晶圆涂层可以抵抗氧化和温度 ， 其材料是一种光致抗蚀剂 。
3、晶圆光刻显影、蚀刻
首先 ， 在晶圆（或基板）表面涂覆一层光刻胶并干燥 。 干燥的晶片被转移到光刻机上 。 通过掩模 ， 光将掩模上的图案投射到晶圆表面的光刻胶上 ， 实现曝光和化学发光反应 。 曝光后的晶圆进行二次烘烤 ， 即所谓曝光后烘烤 ， 烘烤后的光化学反应更为充分 。
最后 ， 显影剂被喷在晶圆表面的光刻胶上以形成曝光图案 。 显影后 ， 掩模上的图案保留在光刻胶上 。 糊化、烘烤和显影都是在均质显影剂中完成的 ， 曝光是在平版印刷机中完成的 。 均化显影机和光刻机一般都是在线操作 ， 晶片通过机械手在各单元和机器之间传送 。
整个曝光显影系统是封闭的 ， 晶片不直接暴露在周围环境中 ， 以减少环境中有害成分对光刻胶和光化学反应的影响 。
芯片内部制造工艺详解
文章图片
4、添加杂质
相应的p和n半导体是通过向晶圆中注入离子而形成的 。
具体工艺是从硅片上的裸露区域开始 ， 将其放入化学离子混合物中 。 这个过程将改变掺杂区的传导模式 ， 使每个晶体管都能打开、关闭或携带数据 。 一个简单的芯片只能使用一层 ， 但一个复杂的芯片通常有许多层 。
此时 ， 该过程连续重复 ， 通过打开窗口可以连接不同的层 。 这与多层pcb的制造原理类似 。 更复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层 。 此时 ， 它是通过重复光刻和上述工艺来实现的 ， 形成一个三维结构 。
5、晶圆
经过上述处理后 ， 晶圆上形成点阵状晶粒 。 用针法测试了各晶粒的电学性能 。 一般来说 ， 每个芯片都有大量的晶粒 ， 组织一次pin测试模式是一个非常复杂的过程 ， 这就要求尽可能批量生产相同规格型号的芯片 。 数量越大 ， 相对成本就越低 ， 这也是主流芯片设备成本低的一个因素 。 6、封装
同一片芯片芯可以有不同的封装形式 ， 其原因是晶片固定 ， 引脚捆绑 ， 根据需要制作不同的封装形式 。 例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等 ， 这主要取决于用户的应用习惯、应用环境、市场形态等外围因素 。
6、测试和包装
经过上述过程 ， 芯片生产已经完成 。 这一步是测试芯片 ， 去除有缺陷的产品 ， 并包装 。
芯片中晶体管到底是个什么东西？
【芯片内部制造工艺详解】简而言之 ， 晶体管就是个可变电阻 。
从英文上解释 ， transistor（晶体管）可以看作是transfer（转移）-resistor（电阻器）的组合 ， 它是一种调节电流或电压的装置 ， 可以开关或放大信号 ， 作为集成电路中的基本元素 ， 集成电路由大量与电路互连的晶体管组成 。 最新的英特尔CPU中的晶体管就长下面这个样子：
芯片内部制造工艺详解
文章图片
可能大家看的还是一脸懵逼 ， 那打个简单比方 ， 电流就像水的流量 ， 电压就是水的压力 ， 相同管径下 ， 水压越大 ， 水的流量也就越大 ， 相同水压下 ， 管径越小 ， 水的流量就越小（注意是流量 ， 不是流速 ， 想想把水龙头开小和开大放一桶水需要的时间 ， 显然开小时需要用时更多） 。
芯片内部制造工艺详解
文章图片
晶体管就像水管中的水阀 ， 可以用来控制流量的机制 。 这个水阀通常有三种状态：
①全开——水没有任何限制流动
②全关——完全阻止水的流动了
③流量控制——控制水阀开关程度 ， 让水在某个流量下流动
晶体管可以做同样的事情 ， 在完全关闭（开路）和完全开路（短路）之间的某个点线性控制电路中的电流 。 水管管径的大小与电路中的电阻类似 ， 如果一个阀门可以精确调节管道的大小 ， 那么晶体管可以精确调节两极之间的电阻 。
所以 ， 从某种意义上说 ， 晶体管就像一个可变电阻 。
至于晶体管是怎么做成的 ， 那就不是只言片语能说完的 ， 基本上沙子的进化之旅 ， 也是芯片技术中最难的制造技术了 。


    推荐阅读


    上一篇：方案|山西针对不合理收费等问题开展专项治理加强医保基金监管

    下一篇：GLONASS|内蒙古建成161个北斗连续运行参考站