芯片制造過程中(zhōng)的“流片”有哪些關鍵步驟?

 行業動态     |      2023-05-08 16:27:14

芯片制造是将芯片從圖紙(zhǐ)變成實物(wù)的關鍵一(yī)步,但在芯片量産之前還有個重要步驟就是流片,也就是人們常說的試生(shēng)産。

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流片之于芯片開(kāi)發者,相當于考試之于學生(shēng),學生(shēng)“聞考變色”,芯片開(kāi)發者“聞流片變色”。究其原因在于,流片失敗的代價太過嚴重,一(yī)次流片失敗往往意味着幾百萬甚至上千萬的損失以及至少半年市場機遇的錯失。不少初創型芯片企業就因流片失敗而消失在茫茫芯片産業長河裏。而造成流片失敗的原因也是千奇百怪,可能隻是VDD和GND裝反了,也可能是wet clean配錯了液,總之任何一(yī)個小(xiǎo)疏忽都可能導緻流片失敗。


言歸正傳,那芯片制造到底又(yòu)有多少步驟,爲啥能讓企業“聞流片變色”?據了解,一(yī)條芯片生(shēng)産線大(dà)約涉及2000-5000道工(gōng)序,筆者可能無法面面俱到得全部介紹,因此隻能介紹一(yī)些關鍵步驟。


從大(dà)方面來講,晶圓生(shēng)産包括晶棒制造和晶片制造兩大(dà)步驟,再加上晶圓針測工(gōng)序,統稱爲晶圓制造前道工(gōng)藝。


1.提純:沙子/石英經過脫氧提純以後的得到含矽量25%的二氧化矽,再經由電(diàn)弧爐提煉,鹽酸氯化,并蒸餾後,得到純度高達99%以上的晶體(tǐ)矽。


2.晶棒制造:晶體(tǐ)矽經過高溫熔化,采用旋轉拉伸的方法,經過頸部成長、晶冠成長、晶體(tǐ)成長、尾部成長,得到一(yī)根完整的晶棒。


3.切片:将晶棒橫向,采用環狀、其内徑邊緣鑲嵌有鑽石顆粒的薄片鋸片切成厚度基本一(yī)緻的晶圓片。


4.打磨抛光:對晶圓外(wài)觀進行打磨抛光,去(qù)掉切割時在晶圓表面産生(shēng)的鋸痕和破損,使晶片表面達到所要求的光潔度。


5.氧化:其表面進行氧化及化學氣相沉積,一(yī)是可做後期工(gōng)藝的輔助層,二是協助隔離(lí)電(diàn)學器件,防止短路。


6.光刻和刻蝕:在氧化後的晶圓表面旋塗一(yī)層光刻膠,随後對其進行曝光,再通過顯影把電(diàn)路圖顯現出來。再用化學反應或用等離(lí)子體(tǐ)轟擊晶圓表面,實現電(diàn)路圖形的轉移。


7.離(lí)子注入、退火(huǒ):把雜(zá)質離(lí)子轟入半導體(tǐ)晶格,再将離(lí)子注入後的半導體(tǐ)放(fàng)在一(yī)定溫度下(xià)加熱,從而激活半導體(tǐ)材料的不同電(diàn)學性能。


8.氣相沉積、電(diàn)鍍:氣相沉積用于形成各種金屬層以及絕緣層,電(diàn)鍍專用于生(shēng)長銅連線金屬層。


9.化學機械研磨:用化學腐蝕和機械研磨相結合的方式進行磨抛。


10.最終在晶圓上完成數層電(diàn)路及元件加工(gōng)與制作。


11.晶圓針測工(gōng)序:用針測儀對每個晶粒檢測其電(diàn)氣特性,舍棄不合格晶粒。