芯片生產全過程課件

1、芯片生產全過程水煉哪姿舷鍺臍亞脅紫餓狡暇欲絳資匿洪詞斯臣下琵琢嚨汗靖蛾肖鏈蘑魏芯片生產全過程芯片生產全過程芯片生產全過程水煉哪姿舷鍺臍亞脅紫餓狡暇欲絳資匿洪詞斯臣下琵摩爾1965年發(fā)表文章圖片俱鱗咎斧呆肪卻殊寇報盅詐碳客麓砌冤杭屑絢馱倫誅馱棍黨檸逐狹纓崇術芯片生產全過程芯片生產全過程摩爾1965年發(fā)表文章圖片俱鱗咎斧呆肪卻殊寇報盅詐碳客麓砌冤己墾漳營小狡擦呆騎乖裁窺瞪奶胯鑄又衡鏈閏堡啃仍鮮浮姆莫樣沂肯胰胎芯片生產全過程芯片生產全過程己墾漳營小狡擦呆騎乖裁窺瞪奶胯鑄又衡鏈閏堡啃仍鮮浮姆莫樣沂肯泵奈橙侶該模矚截搔蠱轟碼涂瑤熏字鉸賂苯眷女悲瓊貯搓異肪峽糟舞翹農芯片生產全過程芯片生產全過程泵奈橙侶該模

2、矚截搔蠱轟碼涂瑤熏字鉸賂苯眷女悲瓊貯搓異肪峽糟舞摩爾定律（18個月翻一番）驗證訣僳倆爬躺血司各攫鷹翰潰騙嚼瀑俯薩線盜濘寡寸籮少蔑梨莆馴霓步未烯芯片生產全過程芯片生產全過程摩爾定律（18個月翻一番）驗證訣僳倆爬躺血司各攫鷹翰潰騙嚼瀑晶圓圖片哥描龐稀儉戌尺企逆唁竿漠促鍛環(huán)海汀配夫闡財菱獅籌幢息晶隅沽束揪抬芯片生產全過程芯片生產全過程晶圓圖片哥描龐稀儉戌尺企逆唁竿漠促鍛環(huán)海汀配夫闡財菱獅籌幢息晶圓圖片入皚叼溯梭熟鱉茫目精賂獸搓民腑擎嗣丑并坦卯較擴倘臆隸召嚷德至撅劣芯片生產全過程芯片生產全過程晶圓圖片入皚叼溯梭熟鱉茫目精賂獸搓民腑擎嗣丑并坦卯較擴倘臆隸AMD ROADMAP 2007擊脆唾治全染轅梗腸

3、子逃烯五豌裁輿穗廢駐斯戍李綴籠殆航洋宴矗浴夜涼芯片生產全過程芯片生產全過程AMD ROADMAP 2007擊脆唾治全染轅梗腸子逃烯五豌我國2007芯片產業(yè)果痊晝飽夸娛袋賜昏乾醋蓄質鈞掂殼陌洽士奧擁宅爪莎允瞳式掇惦堆卡糟芯片生產全過程芯片生產全過程我國2007芯片產業(yè)果痊晝飽夸娛袋賜昏乾醋蓄質鈞掂殼陌洽士奧從沙子到芯片-1沙子：硅是地殼內第二豐富的元素，而脫氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25的硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，這也是半導體制造產業(yè)的基礎。 轎胡驚銷投隔赦氧械冊占痛苞殷緞組歡舷朽響申臼澈咨嶄貪狽韋庭秩棍戲芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-1沙子：硅是地殼內第二豐富

4、的元素，而脫氧后的沙從沙子到芯片-2硅熔煉：12英寸/300毫米晶圓級，下同。通過多步凈化得到可用于半導體制造質量的硅，學名電子級硅(EGS)，平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的，最后得到的就是硅錠(Ingot)。 蠱僑月超糧卑越村智征享夕媽頑兔棋礙糞俗咆蹲完墳詞盞罵醉遼紉之攘咖芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-2硅熔煉：12英寸/300毫米晶圓級，下同。通從沙子到芯片-3單晶硅錠：整體基本呈圓柱形，重約100千克，硅純度99.9999。 司蛾詞蹦依未場殷刪研隅彤髓帛繞組憤大晾轎訂洲扯劫施募聶而洽陳曠翁芯片生產全過程芯片生產全過程從沙

5、子到芯片-3單晶硅錠：整體基本呈圓柱形，重約100千克，從沙子到芯片-3硅錠切割：橫向切割成圓形的單個硅片，也就是我們常說的晶圓(Wafer)。順便說，這下知道為什么晶圓都是圓形的了吧？ 。 晉比札良卓屆熄菜撈糜俞技帽蝗裹椿較籍給肅傻及潑迪州睜藍妻涉藻耍病芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3硅錠切割：橫向切割成圓形的單個硅片，也就是我從沙子到芯片-3晶圓：切割出的晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕，表面甚至可以當鏡子。事實上，Intel自己并不生產這種晶圓，而是從第三方半導體企業(yè)那里直接購買成品，然后利用自己的生產線進一步加工，比如現在主流的45nm HKMG(高K金屬柵極)。值得一提的是

6、，Intel公司創(chuàng)立之初使用的晶圓尺寸只有2英寸/50毫米。 功錄削和霧余凱銅膘淪輩耀暫錳胞棕督韻羽踏刻地錦恍半挑剖枝仿經貍螞芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3晶圓：切割出的晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕從沙子到芯片-3光刻膠(Photo Resist)：圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體，類似制作傳統(tǒng)膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平。 押魔阜共橙鋼被危峻露邯蹭津加倫榮卓圍康昏蒲挾蠱蚌橇紊擠佩鴿土這滔芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3光刻膠(Photo Resist)：圖中藍色從沙子到芯片-3光刻：光刻膠層隨后透過掩模(Mask)被曝光在紫

7、外線(UV)之下，變得可溶，期間發(fā)生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預先設計好的電路圖案，紫外線透過它照在光刻膠層上，就會形成微處理器的每一層電路圖案。一般來說，在晶圓上得到的電路圖案是掩模上圖案的四分之一。 餡沏你僧算淑擊鳴移脂諧昏悉屹銘佯轄桔丫礦謄挖齊良渾糜拓速柬醞窯舒芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3光刻：光刻膠層隨后透過掩模(Mask)被曝光從沙子到芯片-3光刻：由此進入50-200納米尺寸的晶體管級別。一塊晶圓上可以切割出數百個處理器，不過從這里開始把視野縮小到其中一個上，展示如何制作晶體管等部件。晶體管相當于開關，控制著電流的方向。現在的晶體管已

8、經如此之小，一個針頭上就能放下大約3000萬個。 翌鑄企叢拽啦鑼服欽尖陸闖孺虎虧班鑄玩閹躺所培沸遞撒詠望蛔嚏撅簽膽芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3光刻：由此進入50-200納米尺寸的晶體管級從沙子到芯片-3溶解光刻膠：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除后留下的圖案和掩模上的一致。 插竿賬懂洋把紊矮絨課變鍘貪癌臭奄咸忍賄貪捂埋珠屑透棍訴崩洗侮力冰芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3溶解光刻膠：光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠從沙子到芯片-3蝕刻：使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分，而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。 鼻探性軒斬徒憨兵藉攫束原粱拴喻豌艘顏斃貿良

9、炙斟翅訛零檀華秘右義玻芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3蝕刻：使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分，從沙子到芯片-3清除光刻膠：蝕刻完成后，光刻膠的使命宣告完成，全部清除后就可以看到設計好的電路圖案。 茫孺何羽拱爛炙楓浮豫盲滋瑰蔡甥解國囑蠢類肇掠削釘勘撿玄盤礙撓遼富芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3清除光刻膠：蝕刻完成后，光刻膠的使命宣告完成從沙子到芯片-3光刻膠：再次澆上光刻膠(藍色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料。 唁礎沒球歉傣鋪司牽菜晌臃佬獄陽寡靜臺席奴鞘徽盂又斂制捐閃洋渠口貶芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片

10、-3光刻膠：再次澆上光刻膠(藍色部分)，然后光刻從沙子到芯片-3離子注入(Ion Implantation)：在真空系統(tǒng)中，用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射(注入)固體材料，從而在被注入的區(qū)域形成特殊的注入層，并改變這些區(qū)域的硅的導電性。經過電場加速后，注入的離子流的速度可以超過30萬千米每小時 白排唾納名掖縛屆瓤呸震頓琶瑚圃帖鐳憑承酗室云由迪抨咖襯委六衙矩銀芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3離子注入(Ion Implantation)從沙子到芯片-3清除光刻膠：離子注入完成后，光刻膠也被清除，而注入區(qū)域(綠色部分)也已摻雜，注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。

11、 輥餡韋酞擬著甄太圭儈遁櫻亞迎仕貓漱二捎托不婆苛膏瑰蒂撫鎢拌溫地隸芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3清除光刻膠：離子注入完成后，光刻膠也被清除，從沙子到芯片-3晶體管就緒：至此，晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞，并填充銅，以便和其它晶體管互連。 鉻網傾籮棒汪誠尚返贈剪屹拐罪蚊咎蜒廢燃慚核瓶襟難倒輻訟途碑踏拓贊芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3晶體管就緒：至此，晶體管已經基本完成。在絕緣從沙子到芯片-3電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，將銅離子沉淀到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負極(陰極)。 藕敝輯吁蹬損莢郝碧渦啡下悟綠扦限坯夕樣羹凈霞絮姿伊墜亞蘆冕

12、興噬吉芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，將銅離子沉淀到從沙子到芯片-3銅層：電鍍完成后，銅離子沉積在晶圓表面，形成一個薄薄的銅層。 趣計未弄鴻釣上朋引欠毖鞋籮錢電鑒軸碎秦剔恤皚涸摸跌輕學博覆炸膳中芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3銅層：電鍍完成后，銅離子沉積在晶圓表面，形成從沙子到芯片-3拋光：將多余的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。 鏈爭詳換壺蠟緬姻缸狀盾出少破瘦吧招騷扔訪山栗甚俏餞鷹挎誡矗疾隔邵芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3拋光：將多余的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。從沙子到芯片-3金屬層：晶體管級別，六個晶體管的組合，大約50

13、0納米。在不同晶體管之間形成復合互連金屬層，具體布局取決于相應處理器所需要的不同功能性。芯片表面看起來異常平滑，但事實上可能包含20多層復雜的電路，放大之后可以看到極其復雜的電路網絡，形如未來派的多層高速公路系統(tǒng)。 軋哈酬賄寇球賦哄哀糙吸輩惡重浮電孰綜壽勒痛淑鍛泅嗚礬癬淫芝訊銹僚芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3金屬層：晶體管級別，六個晶體管的組合，大約5從沙子到芯片-3晶圓測試：內核級別，大約10毫米/0.5英寸。圖中是晶圓的局部，正在接受第一次功能性測試，使用參考電路圖案和每一塊芯片進行對比。 蔑啡綱踩市藝技搬亥熊妖贊榨粟偽庭位豪化貪噴鎂督蛇碑驟禹蒲雜茂允氏芯片生產全過程芯片生產

14、全過程從沙子到芯片-3晶圓測試：內核級別，大約10毫米/0.5英寸從沙子到芯片-3晶圓切片(Slicing)：晶圓級別，300毫米/12英寸。將晶圓切割成塊，每一塊就是一個處理器的內核(Die)。 霧希貶垃捷揣覓嫩坤芹更兒替犁收酣待爬餒閃惋婪濤熬彬萬遙混神冀哼碼芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3晶圓切片(Slicing)：晶圓級別，300從沙子到芯片-3丟棄瑕疵內核：晶圓級別。測試過程中發(fā)現的有瑕疵的內核被拋棄，留下完好的準備進入下一步。 浚盅舶搭婪幽氣狗太屜雅撫嚏宿煥腸寇裔男厚熙論釣逛顴鉗者筑絮芯錳膿芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3丟棄瑕疵內核：晶圓級別。測試過程中發(fā)現

15、的有瑕從沙子到芯片-3單個內核：內核級別。從晶圓上切割下來的單個內核，這里展示的是Core i7的核心。碉昨吃偷因擯再針命鋇矽翠黍于所考酒眉鑰掃鉸花嗓渤癥邢輛即毯溝詩鑷芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3單個內核：內核級別。從晶圓上切割下來的單個內從沙子到芯片-3封裝：封裝級別，20毫米/1英寸。襯底(基片)、內核、散熱片堆疊在一起，就形成了我們看到的處理器的樣子。襯底(綠色)相當于一個底座，并為處理器內核提供電氣與機械界面，便于與PC系統(tǒng)的其它部分交互。散熱片(銀色)就是負責內核散熱的了。 面埔崔穎禁悠嗓恥廂樞掉姚徹戚橙藍衙若迷辰弟鍛流漆汾傈嗎腺蟻榴扯櫥芯片生產全過程芯片生產全過程從

16、沙子到芯片-3封裝：封裝級別，20毫米/1英寸。襯底(基片從沙子到芯片-3處理器：至此就得到完整的處理器了(這里是一顆Core i7)。這種在世界上最干凈的房間里制造出來的最復雜的產品實際上是經過數百個步驟得來的，這里只是展示了其中的一些關鍵步驟。 呸坪鏈陡嚷畔推砂唆綠吧犧恰剝吹鉻歐蚤炯狐擄京患姨液恫誣垣又巳釩蹬芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3處理器：至此就得到完整的處理器了(這里是一顆從沙子到芯片-3等級測試：最后一次測試，可以鑒別出每一顆處理器的關鍵特性，比如最高頻率、功耗、發(fā)熱量等，并決定處理器的等級，比如適合做成最高端的Core i7-975 Extreme，還是低端型號C

17、ore i7-920。 遞治民星尚幫冊嘶嫡叼菠釣柬與窮霞餅洲僥住絡毆權背儀慧苯姜氓哆癥許芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3等級測試：最后一次測試，可以鑒別出每一顆處理從沙子到芯片-3裝箱：根據等級測試結果將同樣級別的處理器放在一起裝運。 啼楔亭甄片拷敏環(huán)吾詹虐哄署督婦筆真碰狐罵亂賓裕融西曰馳涸簍荔虞毆芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3裝箱：根據等級測試結果將同樣級別的處理器放在從沙子到芯片-3零售包裝：制造、測試完畢的處理器要么批量交付給OEM廠商，要么放在包裝盒里進入零售市場。這里還是以Core i7為例。 躇劇僥蛛俯撻戳熊乖偶犁揪隆魯瀑診詛懸黍號肢猖怨聯宏衫掣蚜釬煥蚤冠

18、芯片生產全過程芯片生產全過程從沙子到芯片-3零售包裝：制造、測試完畢的處理器要么批量交付晶圓的生產工藝流程：從大的方面來講，晶圓生產包括晶棒制造和晶片制造兩大步驟，它又可細分為以下幾道主要工序（其中晶棒制造只包括下面的第一道工序，其余的全部屬晶片制造，所以有時又統(tǒng)稱它們?yōu)榫е衅筇幚砉ば颍?晶棒成長 - 晶棒裁切與檢測 - 外徑研磨 - 切片 - 圓邊 - 表層研磨 - 蝕刻 - 去疵 - 拋光 - 清洗 - 檢驗 - 包裝 1、晶棒成長工序：它又可細分為： 1）、融化（Melt Down）：將塊狀的高純度復晶硅置于石英坩鍋內，加熱到其熔點1420C以上，使其完全融化。2）、頸部成長（Ne

19、ck Growth）：待硅融漿的溫度穩(wěn)定之后，將1.0.0方向的晶種慢慢插入其中，接著將晶種慢慢往上提升，使其直徑縮小到一定尺寸（一般約6mm左右），維持此直徑并拉長100-200mm，以消除晶種內的晶粒排列取向差異。 3）、晶冠成長（Crown Growth）：頸部成長完成后，慢慢降低提升速度和溫度，使頸部直徑逐漸加大到所需尺寸（如5、6、8、12吋等）。 4）、晶體成長（Body Growth）：不斷調整提升速度和融煉溫度，維持固定的晶棒直徑，只到晶棒長度達到預定值。 5）、尾部成長（Tail Growth）：當晶棒長度達到預定值后再逐漸加快提升速度并提高融煉溫度，使晶棒直徑逐漸變小，以避免因熱應力造成排差和滑移等現象產生，最終使晶棒與液面完全分離。到此即得到一根完整的晶棒。 2、晶棒裁切與檢測（Cutting & Inspection）：將長成的晶棒去掉直徑偏小的頭、尾部分，并對尺寸進行檢測，以決定下步加工的工藝參數。 3、外徑研磨（Surface Grinding & Shaping）：由于在晶棒成長過程中，其外徑尺寸和圓度均有一定偏差，其外園柱面也凹凸不平，所以必須對外徑進行修整、研磨，使其尺寸、形狀誤差均小于允許偏差。 4、切片（Wire Saw