●半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)工序簡析
要了解芯片的生產(chǎn)工藝,，我們需要先知道芯片是怎么被制造出來的,。讓我們分幾個步驟學(xué)習(xí)芯片的生產(chǎn)過程,。
1,、硅提純
生產(chǎn)芯片等芯片的材料是半導(dǎo)體,，現(xiàn)階段主要的材料是硅Si,，這是一種非金屬元素,，從化學(xué)的角度來看,，由于它處于元素周期表中金屬元素區(qū)與非金屬元素區(qū)的交界處,，所以具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，適合于制造各種微小的晶體管，是目前最適宜于制造現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的材料之一,。
在硅提純的過程中,，原材料硅將被熔化，并放進一個巨大的石英熔爐,。這時向熔爐里放入一顆晶種,，以便硅晶體圍著這顆晶種生長，直到形成一個幾近完美的單晶硅,。以往的硅錠的直徑大都是200毫米,，而芯片廠商正在增加300毫米晶圓的生產(chǎn)。
2,、切割晶圓
硅錠造出來了,，并被整型成一個完美的圓柱體，接下來將被切割成片狀,，稱為晶圓,。晶圓才被真正用于芯片的制造。所謂的“切割晶圓”也就是用機器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規(guī)格的硅晶片,，并將其劃分成多個細小的區(qū)域,，每個區(qū)域都將成為一個芯片的內(nèi)核(Die)。一般來說,，晶圓切得越薄,，相同量的硅材料能夠制造的芯片成品就越多。
3,、影?。≒hotolithography）
在經(jīng)過熱處理得到的硅氧化物層上面涂敷一種光阻（Photoresist）物質(zhì)，紫外線通過印制著芯片復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)圖樣的模板照射硅基片,，被紫外線照射的地方光阻物質(zhì)溶解,。而為了避免讓不需要被曝光的區(qū)域也受到光的干擾，必須制作遮罩來遮蔽這些區(qū)域,。這是個相當復(fù)雜的過程,，每一個遮罩的復(fù)雜程度得用幾十個GB數(shù)據(jù)來描述。
4,、蝕刻（Etching）
這是芯片生產(chǎn)過程中重要操作,，也是芯片工業(yè)中的重頭技術(shù)。蝕刻技術(shù)把對光的應(yīng)用推向了極限,。蝕刻使用的是波長很短的紫外光并配合很大的鏡頭,。短波長的光將透過這些石英遮罩的孔照在光敏抗蝕膜上，使之曝光,。接下來停止光照并移除遮罩,，使用特定的化學(xué)溶液清洗掉被曝光的光敏抗蝕膜,，以及在下面緊貼著抗蝕膜的一層硅。
AMD GlobalFoundries德國德累斯頓工廠光刻區(qū)域（驅(qū)動之家圖片）
然后,，曝光的硅將被原子轟擊,，使得暴露的硅基片局部摻雜，從而改變這些區(qū)域的導(dǎo)電狀態(tài),，以制造出N井或P井,，結(jié)合上面制造的基片，芯片的門電路就完成了,。
5,、重復(fù)、分層
為加工新的一層電路,，再次生長硅氧化物,，然后沉積一層多晶硅，涂敷光阻物質(zhì),，重復(fù)影印,、蝕刻過程,，得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結(jié)構(gòu),。重復(fù)多遍，形成一個3D的結(jié)構(gòu),，這才是最終的芯片的核心,。每幾層中間都要填上金屬作為導(dǎo)體。層數(shù)決定于設(shè)計時芯片的晶體管布局和晶體管規(guī)模,，以及通過的電流大小,。
6、封裝
這時的芯片是一塊塊晶圓,，它還不能直接被用戶使用,，必須將它封入一個陶瓷的或塑料的封殼中，這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了,。封裝結(jié)構(gòu)各有不同,，但越高級的芯片封裝也越復(fù)雜，新的封裝往往能帶來芯片電氣性能和穩(wěn)定性的提升,，并能間接地為主頻的提升提供堅實可靠的基礎(chǔ),。
7、多次測試
測試是一個芯片制造的重要環(huán)節(jié),，也是一塊芯片出廠前必要的考驗,。這一步將測試晶圓的電氣性能，以檢查是否出了什么差錯,，以及這些差錯出現(xiàn)在哪個步驟（如果可能的話）,。接下來，晶圓上的每個芯片核心都將被分開測試。
由于SRAM（靜態(tài)隨機存儲器,，芯片中緩存的基本組成）結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、密度高，所以緩存是芯片中容易出問題的部分,，對緩存的測試也是芯片測試中的重要部分,。
每塊芯片將被進行完全測試，以檢驗其全部功能,。某些芯片能夠在較高的頻率下運行,，所以被標上了較高的頻率；而有些芯片因為種種原因運行頻率較低,，所以被標上了較低的頻率,。最后，個別芯片可能存在某些功能上的缺陷,，如果問題出在緩存上,，制造商仍然可以屏蔽掉它的部分緩存，這意味著這塊芯片依然能夠出售,，只是它可能是Celeron等低端產(chǎn)品,。
當芯片被放進包裝盒之前，一般還要進行最后一次測試,，以確保之前的工作準確無誤,。根據(jù)前面確定的最高運行頻率和緩存的不同，它們被放進不同的包裝,，銷往世界各地,。