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            芯片是怎么制造的?

            編輯:中奧載帶 時間: 2020-10-27 09:48 瀏覽量: 34


            層層堆疊打造的芯片

             

            在介紹過硅晶圓是什么東西后,同時,也知道制IC芯片就像是用樂高積木蓋房子一樣,藉由一層又一層的堆疊,創造自己所期望的造型。然而,蓋房子有相當多的步驟,IC制造也是一樣,制造IC究竟有哪些步驟?本文將將就 IC芯片制造的流程做介紹。

             

            在開始前,我們要先認識IC芯片是什么。IC,全名積體電路Integrated Circuit),由它的命名可知它是將設計好的電路,以堆疊的方式組合起來。藉由這個方法,我們可以減少連接電路時所需耗費的面積。下圖為IC電路的3D圖,從圖中可以看出它的結構就像房子的梁和柱,一層一層堆疊,這也就是為何會將IC制造比擬成蓋房子。

             

            IC芯片的3D剖面圖


            從上圖中IC芯片的3D剖面圖來看,底部深藍色的部分就是上一篇介紹的晶圓,從這張圖可以更明確的知道,晶圓基板在芯片中扮演的角色是何等重要。至于紅色以及土黃色的部分,則是于IC制作時要完成的地方。

             

            首先,在這里可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳,是一棟房子的門戶,出入都由這裡,在掌握交通下通常會有較多的機能性。因此,和其他樓層相比,在興建時會比較復雜,需要較多的步驟。在IC電路中,這個大廳就是邏輯閘層,它是整顆IC中最重要的部分,藉由將多種邏輯閘組合在一起,完成功能齊全的IC芯片。

             

            黃色的部分,則像是一般的樓層。和一樓相比,不會有太復雜的構造,而且每層樓在興建時也不會有太多變化。這一層的目的,是將紅色部分的邏輯閘相連在一起。之所以需要這么多層,是因為有太多線路要連結在一起,在單層無法容納所有的線路下,就要多疊幾層來達成這個目標了。在這之中,不同層的線路會上下相連以滿足接線的需求。

             

            分層施工,逐層架構

             

            知道IC的構造后,接下來要介紹該如何制作。試想一下,如果要以油漆噴罐做精細作圖時,我們需先割出圖形的遮蓋板,蓋在紙上。接著再將油漆均勻地噴在紙上,待油漆乾后,再將遮板拿開。不斷的重復這個步驟后,便可完成整齊且復雜的圖形。制造IC就是以類似的方式,藉由遮蓋的方式一層一層的堆疊起來。

             

            IC芯片制造流程圖


            制作IC時,可以簡單分成以上4種步驟。雖然實際制造時,制造的步驟會有差異,使用的材料也有所不同,但是大體上皆采用類似的原理。這個流程和油漆作畫有些許不同,IC制造是先涂料再加做遮蓋,油漆作畫則是先遮蓋再作畫。以下將介紹各流程。

             

            金屬濺鍍:將欲使用的金屬材料均勻灑在晶圓片上,形成一薄膜。

             

            涂布光阻:先將光阻材料放在晶圓片上,透過光罩(光罩原理留待下次說明),將光束打在不要的部分上,破壞光阻材料結構。接著,再以化學藥劑將被破壞的材料洗去。

             

            蝕刻技術:將沒有受光阻保護的硅晶圓,以離子束蝕刻。

             

            光阻去除:使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。

             

            最后便會在一整片晶圓上完成很多 IC 芯片,接下來只要將完成的方形 IC 芯片剪下,便可送到封裝廠做封裝。


            各種尺寸晶圓的比較



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