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芯片制造过程4/17/2012,光纤讯：近日我们搜寻到芯片制作的全过程，在此与大家一起分享!芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(WaferFabrication)、晶圆针测工序(WaferProbe)、构装工序(Packaging)、测试工序(InitialTestandFinalTest )等几个步骤其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段(FrontEnd)工序，而构装工序、测试工序为后段(BackEnd)工序1、晶圆处理工序：本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管、电容、 逻辑开关等)，其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关，但一般基本步骤是先将晶 圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离 子植入、金属溅镀等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作2、晶圆针测工序：经过上道工序后，晶圆上就形成了一个个的小格，即晶粒，一般情况下， 为便于测试，提高效率，同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品；但也可根据需要制作几 种不同品种、规格的产品在用针测（Probe）仪对每个晶粒检测其电气特性，并将不合格 的晶粒标上记号后，将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒，再按其电气特性分类，装入不 同的托盘中，不合格的晶粒则舍弃。

3、 构装工序：就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蚀刻出的 一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖 板，用胶水封死其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏到此才算制成了一 块集成电路芯片（即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色，两边或四边带有许多插脚或 引线的矩形小块）4、 测试工序：芯片制造的最后一道工序为测试，其又可分为一般测试和特殊测试，前者是 将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性，如消耗功率、运行速度、耐压度等经测 试后的芯片，依其电气特性划分为不同等级而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数， 从相近参数规格、品种中拿出部分芯片，做有针对性的专门测试，看是否能满足客户的特殊 需求，以决定是否须为客户设计专用芯片经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日 期等标识的标签并加以包装后即可出厂而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降 级品或废品制造芯片的基本原料制造芯片的基本原料:硅、金属材料（铝主要金属材料，电迁移特性要好.铜互连技术可以 减小芯片面积，同时由于铜导体的电阻更低，其上电流通过的速度也更快）、化学原料等。

芯片制造的准备阶段在必备原材料的采集工作完毕之后，这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作作为 最主要的原料，硅的处理工作至关重要首先，硅原料要进行化学提纯，这一步骤使其达到 可供半导体工业使用的原料级别为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要，还 必须将其整形，这一步是通过溶化硅原料，然后将液态硅注入大型高温石英容器来完成的而后，将原料进行高温溶化为了达到高性能处理器的要求，整块硅原料必须高度纯净， 及单晶硅然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就 产生了从目前所使用的工艺来看，硅锭圆形横截面的直径为200毫米在保留硅锭的各 种特性不变的情况下增加横截面的面积是具有相当的难度的不过只要企业肯投入大批资金 来研究，还是可以实现的intel为研制和生产300毫米硅锭建立的工厂耗费了大约35亿 美元，新技术的成功使得intel可以制造复杂程度更高，功能更强大的集成电路芯片，200 毫米硅锭的工厂也耗费了 15亿美元下面就从硅锭的切片开始介绍芯片的制造过程Single CrvsiQl Mllcon ingoi在制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后，下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片，切 片越薄，用料越省，自然可以生产的处理器芯片就更多。

切片还要镜面精加工的处理来确保 表面绝对光滑，之后检查是否有扭曲或其它问题这一步的质量检验尤为重要，它直接决定 了成品芯片的质量新的切片中要掺入一些物质，使之成为真正的半导体材料，然后在其上刻划代表着各种逻辑 功能的晶体管电路掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙，彼此之间发生原子力的作用， 从而使得硅原料具有半导体的特性今天的半导体制造多选择CMOS工艺（互补型金属氧化 物半导体）其中互补一词表示半导体中N型MOS管和P型MOS管之间的交互作用N 和P在电子工艺中分别代表负极和正极多数情况下，切片被掺入化学物质形成P型衬底， 在其上刻划的逻辑电路要遵循nMOS电路的特性来设计，这种类型的晶体管空间利用率更 高也更加节能同时在多数情况下，必须尽量限制pMOS型晶体管的出现，因为在制造过 程的后期，需要将N型材料植入P型衬底当中，这一过程会导致pMOS管的形成在掺入化学物质的工作完成之后，标准的切片就完成了然后将每一个切片放入高温炉中加 热，通过控制加温时间使得切片表面生成一层二氧化硅膜通过密切监测温度，空气成分和 加温时间，该二氧化硅层的厚度是可以控制的在intel的90纳米制造工艺中，门氧化物 的宽度小到了惊人的5个原子厚度。

这一层门电路也是晶体管门电路的一部分，晶体管门 电路的作用是控制其间电子的流动，通过对门电压的控制，电子的流动被严格控制，而不论 输入输出端口电压的大小准备工作的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层这 一层物质用于同一层中的其它控制应用这层物质在干燥时具有很好的感光效果，而且在光 刻蚀过程结束之后，能够通过化学方法将其溶解并除去光刻蚀光刻蚀是芯片制造过程中工艺非常复杂的一个步骤为什么这么说呢？光刻蚀过程就是使用 一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性这项技术对于所 用光的波长要求极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜刻蚀过程还会受到晶 圆上的污点的影响每一步刻蚀都是一个复杂精细的过程设计每一步过程的所需要的数据 量都可以用10GB的单位来计量而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步（每一 步进行一层刻蚀）而且每一层刻蚀的图纸如果放大许多倍的话，可以和整个纽约市外加郊 区范围的地图相比，甚至还要复杂，试想一下，把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有 100个平方毫米的芯片上，那么这个芯片的结构有多么复杂，可想而知了当这些刻蚀工作全部完成之后，晶圆被翻转过来。

短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照 射到晶圆的感光层上，然后撤掉光线和模板通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质， 二氧化硅马上在陋空位置的下方生成掺杂在残留的感光层物质被去除之后;剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该 层下方的硅层这一步之后，另一个二氧化硅层制作完成然后，加入另一个带有感光层的 多晶硅层多晶硅是门电路的另一种类型由于此处使用到了金属原料（因此称作金属氧化 物半导体），多晶硅允许在晶体管队列端口电压起作用之前建立门电路感光层同时还要被 短波长光线透过掩模刻蚀再经过一部刻蚀，所需的全部门电路就已经基本成型了然后， 要对暴露在外的硅层通过化学方式进行离子轰击，此处的目的是生成N沟道或P沟道这 个掺杂过程创建了全部的晶体管及彼此间的电路连接，没个晶体管都有输入端和输出端，两 端之间被称作端口重复这一过程从这一步起，将持续添加层级，加入一个二氧化硅层，然后光刻一次重复这些步骤，然后 就出现了一个多层立体架构，这就是你目前使用的处理器的萌芽状态了在每层之间采用金 属涂膜的技术进行层间的导电连接接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试，包括检测晶圆的电学特性，看是否 有逻辑错误，如果有，是在哪一层出现的等等。

而后，晶圆上每一个出问题的芯片单元将 被单独测试来确定该芯片有否特殊加工需要而后，整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器芯片单元在最初测试中，那些检测不合格 的单元将被遗弃这些被切割下来的芯片单元将被采用某种方式进行封装，这样它就可以顺 利的插入某种接口规格的主板了在芯片的包装过程完成之后，许多产品还要再进行一次测 试来确保先前的制作过程无一疏漏，且产品完全遵照规格所述，没有偏差。