集成电路芯片图文全解读.docx
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集成电路芯片图文全解读
今丿L跟各位扯个与时俱进的话题
这么说吧，各位瓜众在日常生活看到的、用
而在这些电子设备中，能让他们运行起来，
“嗨”起來的主耍动力，靠的就是这颗小小
的邕翩过跆㉚猗
简单来讲，芯片之于电子设备的地位等同于发动机之于汽车
^⅛没我的零件夭.郸有吹嘘的那么厉害
IX
1今儿我们就来讲讲，这指甲盖一般大的小东
:
西，怎么做出来的，咋就这么厉害呢？
其实芯片显初的模样我们都见过，个小不起眼
日常土活中这位爷的基本都混迹在这两个地方一IlSSTMOr海边沙滩
一句话槪括
那么这样不起眼的小玩童，是如何混进集成电路这种高科技领域呢？
其实显主要的原因还是因为，沙子中的成分主要是二氯化硅，而对沙子进行提炼及处理就能够得到集成电路芯片的原材料一S
≡
这是一种很独特化学元廉
由于其导电能力介于导体与绝缘体之间，因此受到了半导体领域的极大欢迎
而相对其他材料，沙子这种材料的开采及成本都十分低（K
故此，为了够达到制造的要求，还需要对其进行三个步骤的帼觀
所谓的纯化，其实就是对材料进行深度提炼，提炼岀高纯JS的硅元素
这就需要采用到氧化还原的方式，将其扔进高温炉里，加点辅助材料，用进行提炼
这种做法经常被应用于大郎份的金属提炼，例如庖的冶炼，都是通过这种方
式获得足够纯度的金屈
这种方式称为治炼级昨
但是，在这样的冶炼下，对于硅元紊，只能得到98%以上纯度Al金JS硅
因此，就需要采用进一步进行纯
化，才能获得制造所需的高纯度彥晶薩
■SiliCOnseedrods
…EkCtriCalCOiItaCtS
ICOOledreactionChalnber
这样的冶炼将得到
高纯度99.9999999%（9N）和低纯度99.9999%U的
多品硅
其中
高纯度是用来mrφχ^∙ιc
俗稠半导体等级务晶硅
低纯度则是用来
俗称太阳能警级多晶硅
纯化后，还需要进行，形成下阶段所
这样的过程称之尢輕
所谓的拉晶，简单来讲就是让硅原子按照顺
序进行排列，形成所需要的单晶硅柱
1!
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将高纯度多晶硅进行融化，形成液态的硅，之后再以单晶的硅种和液体表面接触，一边旋转一边缓慢的向上拉起，这就是錘工菱
硅棒
别抵我们胖.我们⅞⅜jg枪手的
而对于企业来训，硅栋越大，其可制作的芯片越多，其成本就越低
这就是考验拉晶工艺的时候了，在拉晶过程中，对干越大的硅栋，对其温度及旋转速度的控制就変越好，故此，能生产出越大尺寸的硅棒，其企业的工艺就越高
市场丄所提到的8寸、12寸等，指的就是硅棒的直径大小
但是呢，一整条的硅棒是没办法整成小小的芯片，这就需要对其进行柑
以钻石刀将硅栋橫向切成薄薄的圆片，圆片后期再经由拗光便可形成制造所需岁基板，而切割拋光之后的圆片，称之Z硅晶BIl
那么这一朋我们接着来扒谈
专业的叫法称之为一一IC制造
了解的化妆的童軽，想必知道
化妆，其“工序”十分复杂
打拐底•格华液.涂□红.画眼线…
然而，硅晶圆想耍变得更为低罗和QO豳则更加复杂
足足有800參Al工序
但是，如果把芯片的生产比喻成建造房子,那这事就很好理解了
連造疾子设计φ建造φ装修
（芯片生产）设计■制造♦封测
众所周知，建房子，首先就需要对其进行规
划，建多咼、占地多大、建几戻、房子采用
什么结构…
相对的，一张硅晶圆耍做成多少Zr芯片，这也是需耍规划的，通常来讲，一张12英寸的
而每一块集成电路芯片，都是汇集诸多复杂的电路及电子元件，为了能够达到所需要的
功能，这就需要设计师对其进行分解，对每
那么接下来就可以根据规划设计进行真正的
“楕雕细琢”
800多道工序，内容多，又生涩，很难讲述
800多道工序，内容多，又生涩，很难讲述
^⅞度快点•我怕时间未快•
在我脸上留下未多疽迹
其实吧，这800多道的工序汇集起来，主要用四个步骤就能讲通
在硅晶圆上涂上一层欲使用的，形
成一层金属薄膜
这个过程可以理解为电，但是在这种苴础单位为纳米级的微世界，用寻常方式将电路一层一层构建上去并不现实
所谓的1纳米
差不多等于头发宽度的五万分之一
对此，采用这种全面的“铺底”方式，后期再用蚀刻的方式“微雕“出所需要的电路结构
这就需要用到之前的设计图纸一一光罩
光罩
这就如同设计图纸，涵盖了完整的电路布局
制造中大部分工序，都是需要依照光罩进行
而光罩这玩意，就跟镂空板一样，镂空的为不需要布线的地方
这时，就还需要外光的配合
在硅晶圆表面上涂抹一层
经过光罩及紫外光的配合后，光照将透过镂空的地方照射到光阻层，并将其破坏
而被光罩遮盖未被破坏的光阻就形成了一层所需要的电路布线结构，这就叫做显序
但是呢，形成电路布线结构的光阻，并不是我们所需贾的材料，我们需要的是底下那层未被破坏的金属薄膜材料
金庵薄腮
这就需要对其进行
利用等离子体技术，蚀刻掉未被光阻遮盖的地方
剩下的薄膜结构就是我们所需要的电路布线结构
下面的金属涵膜已经形成所需要的电路结构
那么就需要去除丄面这一层不需要的光阻,
通过氧筈离子体对光刻胶进行灰化处理，去除所有光刻胶，并对其表面进行冲洗，去除掉多余的杂质，完成一个流程
贯穿IC制造的800多道工序，对其进行浓缩后基本就是这四个步骤，并反复循环进行叠加制造，最终形成一个满足功能需求的电路架构
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简单来说,
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IC制造就是在硅晶
万计独立的晶体管器件，然后再为其构建多层的连接电路，最终实现所需要的功能
本期我们就来为这位“佳人”
套上美丽的“衣服”
专业术语称之为
其实就是将芯片等部件固定在基板上，进行灌封固定，保护芯片免受周围环境的彩响，以使具有稳定、正常的功能
而这个“套壳”
也是很有讲究滴~
——SW缶—
虽说之前硅晶圆的“整容”
十分楮细及准确
但是我们还是要对甲面的芯片进行检测
足够“董”的
才能够逬行⅛⅛莓
而要在这么精密的芯片上逬行检测
我们就需要邀请到用针θ<'r⅛-F∙
还有谁的针法会比本防厉害
有的，就是
这是一种比发丝还细的探针
通过连接硅晶圆上芯片的连接点
输入电气
通过检测
测试出芯片是否含格
并对不合格的芯片进行标记
避免后期增加成本
IW
在之前的章节中
我们有提过了
—张硅晶圆是石JLU制作成
IOoO个指甲盖大小的芯片
SO
我们还需愛对其进行切割并逐个取出
难免需要充分的准备
避免出现一些小问题
例如说
切割完芯片容易G≡∣
芯片散落
例如说
切割时芯片容易蕊1
芯片碎裂
这就需要对其进行一定的“护理”
比方说，敷个“面膜”
在硅晶
贴上一层蓝膜,
使得芯
片在切割后不易散落
比方说，做T脸部"保养”
比方说，做个脸部”保养
≡38
利用机器在硅晶圆丄进行研磨,让硅晶阴更油，更便以切割
“护理”完脸部后就可以对其进行切割了
在完成切割后
就可以利用机械95嘴将合格的芯片逐个取出
而这时候的芯片浑身光溜溜的连件衣服都没有还容易“感冒”
「秋衣秋裤了解下
>>
为了更好地给芯片小宝宝套上UUn
这时我们就需要一张期Eg
并对进行粘结
保证这娃能够乖乖地给套壳
芯片是乖了
可是没法跟外界交流咋干活呢?
Ill孑进不来干不了;舌
所以我们就需要用到僉属导线
将芯片I的连接点同引线框卜的引脚
进行连接
让我们自由飞翔
这样让外界的电气
能够通过引脚进入芯片
让芯片实现功能
这就叫做
当芯片的内部构建就绪后
我们就可以对其进行也宓疏
來保护我们精心制作的芯片了
而这个魔法就叫做
所谓的压膜
就是将装配好芯片的引线框放苣磨具中
将塑料通过加温
注入磨具
形成一层塑料外壳
Z
然后再对外売进行
清洗，电镀，E卩字
切割不要的引线框
形成引脚
锻后
我们翘首以盼的芯片就这么诞生了
好啦
芯片的整体制苣流程我们就介绍到这里
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