集成电路芯片的制造过程

如果问及芯片的原料是什么,大家都会轻而易举的给出答案——是硅这是不假，但硅又来自哪里呢?其实就是那些最不起眼的沙子难以想象吧价格昂贵,结构复杂,功能强大,充满着神秘感的芯片竟然来自那根本一文不值的沙子当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行就让我们跟随芯片的制作流程了解这从“沙子"到“黄金"的神秘过程吧!

（1）制造单晶硅棒(硅锭)

将收集到的高精度硅原料在高温下整形,采用旋转拉伸的方式得到一个圆柱体的硅锭然后经历切片,圆边,研磨,抛光,包装等多道工序,使得单晶硅符合芯片加工的工艺要求

目前,Intel主要使用300毫米(12英寸)直径的单晶硅棒在保留单晶硅棒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Intel为研制和生产300毫米硅锭而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

（2）准备晶圆片

把单晶硅棒切成晶片,切片磨片抛光之后,新的切片中要掺入一些物质而使之成为真正的半导体材料(衬底),而后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路接下来要在切好的晶圆上制作电路及电子元件

（3）晶圆片涂膜

镀膜工艺或称氧化工艺就是在原始的硅晶片表面增加一层由二氧化硅(Si0₂)构成的绝缘层,类似铁生锈的过程通常工艺是将每一个切片放入高温炉中加热,通过控制加温时间而使得切片表面生成一层二氧化硅膜

（4）晶圆片的显影和蚀刻

接着进入光刻工艺,在特殊照明的房间内,硅晶片表面被涂上光线抗蚀剂,使它遇到紫外光就会溶解这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解接着,这些被溶解部分用溶剂将其冲走剩下的部分就与遮光物的形状一样了,这个效果正是我们所要的这样就得到了与工程师设计电路版图一致的二氧化硅层同样方法可在加工过的二氧化硅层上制造多晶硅层

（5）掺杂

掺杂工艺或称离子注入工艺就是往晶圆片中植入离子,也就是在它表面加入其他化学材料,生成相应的PN类半导体具体工艺是从硅片上已曝露的区域开始,首先导入一化学离子混合液中这一工艺将改变掺杂区的导电方式,使得每个晶体管可以进行通断或存储数据操作将此工艺一次次地重复加工,以制成许多层电子电路不同层可通过开启窗口联接起来电子以很高的速度在不同的层面间流上流下,窗口是通过使用掩膜重复掩膜刻蚀步骤开启的窗口开启后就可以用铝填充

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芯片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IntelP4处理器采用了7层金属连接,而Athlon64使用了9层,所使用的层数取决于最初的版图设计

（6）晶圆片针测

经过晶圆片的加工工序后,晶圆片上就形成了一个个的小格,即集成电路芯片一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆片上制作同一品种规格的产品;但也可以根据需要制作不同品种规格的产品在用针测仪(Probe)对每个芯片检测其电气特性,并将不合格的芯片标上黑色记号,只有合格的芯片才能进入封装工序

（7）切割封装

切割工序将晶圆片切开,分割成一颗颗单独的芯片,再按其电气特性分类,装入不同的托盘中,不合格的芯片被舍弃封装工序是将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把芯片上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,作为芯片与外界电路板连接通道,最后盖上塑胶盖板,用胶密封其目的是用以保护芯片避免受到机械刮伤或高温破坏到此,一块集成电路加工完毕

（8）测试

芯片制造的最后一道工序是电参数测试,可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片在多种环境下进行电气特性测试,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是按照根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格品种中取出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否成为客户设计专用芯片 

（9）加工完成

一块完整的集成电路芯片就制作完成了,这就是电脑里可以看到的黑色或褐色,两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块