IC产业与制程技术简介-1
芯片制造过程中的关键技术有哪些
芯片制造过程中的关键技术有哪些在当今的科技时代，芯片无疑是众多高科技产品的核心组件，从智能手机到超级计算机，从汽车到航空航天设备，几乎无所不在。
然而，芯片的制造并非易事，它涉及一系列复杂且精密的关键技术。
首先要提到的关键技术就是光刻技术。
光刻就像是在芯片这个微小的“城市”里绘制蓝图。
通过光刻，我们能够在硅片表面上精确地定义出晶体管和电路的图案。
这个过程需要使用光刻机，它能发射出极紫外光（EUV）或深紫外光（DUV），光线透过带有电路图案的掩膜版，照射到涂有光刻胶的硅片上，光刻胶会根据光线的照射发生化学反应，从而在硅片上形成所需的图案。
光刻的精度直接决定了芯片上晶体管的尺寸和密度，也就决定了芯片的性能和功耗。
目前，EUV 光刻技术是最先进的，但也面临着极高的技术挑战和成本。
接下来是蚀刻技术。
一旦光刻胶上的图案形成，就轮到蚀刻技术登场了。
蚀刻就像是按照光刻绘制的蓝图进行“雕刻”，把不需要的部分去除。
常见的蚀刻方法有干法蚀刻和湿法蚀刻。
干法蚀刻通常使用等离子体来去除材料，具有较高的选择性和精度；湿法蚀刻则是利用化学溶液来溶解材料，成本相对较低，但精度较干法蚀刻稍逊一筹。
蚀刻的精度和均匀性对于芯片的质量至关重要，任何微小的偏差都可能导致芯片性能下降甚至失效。
薄膜沉积技术也是芯片制造中不可或缺的一环。
这就好比在芯片上“盖房子”，需要一层一层地沉积各种薄膜材料，如绝缘层、导电层等。
常见的薄膜沉积方法包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和原子层沉积（ALD）等。
CVD 是通过化学反应在衬底表面生成薄膜，PVD 则是通过物理过程将材料沉积在衬底上，ALD 能够实现原子级精度的薄膜沉积，特别适用于对厚度和均匀性要求极高的薄膜。
掺杂技术则像是给芯片的“建筑材料”赋予特殊的“性能”。
通过向半导体材料中掺入特定的杂质元素，如硼、磷等，可以改变其电学性能，从而形成 P 型半导体和 N 型半导体。
掺杂的浓度和分布均匀性会极大地影响晶体管的性能和稳定性。
IC的生产工序流程以及其结构
IC的生产工序流程以及其结构IC，即集成电路，是现代电子产品中不可或缺的一部分。
从电子设备内部的芯片到计算机主板上的处理器，都离不开集成电路。
在这篇文章中，我们将会讨论IC生产的工序流程以及生产过程中的一些关键结构。
什么是IC？集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是指在单个半导体晶片上集成了多种电子元器件，并通过扩散、离子注入、金属化等工艺技术把多个电子元器件集成在一起组成电路。
通常情况下，IC芯片都很小，大小通常被表示为微米（μm）或纳米（nm）级别。
IC的应用广泛，几乎覆盖了各个电子领域。
它们可以用于计算机处理器、智能手机、电视、汽车、医疗设备以及其他种类的电子产品。
IC生产的工序流程IC生产的工流程相当复杂，通常分为数十个步骤。
不过，大致上可以将IC生产的工序分为以下步骤：1. 半导体晶片制造半导体晶片制造是IC生产的第一步，也是最重要的一步。
半导体晶片通常由硅（Si）和氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等半导体材料制成。
整个晶片制造流程通常包括以下几步：•晶圆生长：利用化学和物理反应方法，在单晶硅中生长出远大于晶体结构尺寸的大型晶体。
•制成硅晶圆：将生长出来的晶体锯成一层一层薄的硅片，制成硅晶圆。
•熔融硅基片上生长氧化层：在硅晶圆表面生成一个氧化物层。
•制作掩膜：通过光刻技术，将芯片上的某些区域遮蔽以形成模板。
•淀粉形成：将晶圆在磁场作用下放入高温炉中，以使得硅表面形成一层非晶质硅氧化物。
•拉后扩散水晶：在芯片上面涂上一层磷酸盐玻璃，并使其退火形成扩散层扩散N型氧化物或P型氧化物等。
2. 芯片制造在晶片制造的基础上，需要进行芯片制造。
这个步骤中，电阻器、电容器、二极管和晶体管等元件被加入到晶片中。
具体步骤如下：•氧化上浮：在表面形成氮化硅或氧化硅薄膜。
•制作掩膜：光刻技术用于制作薄膜的图案。
•腐蚀删除：将未被圈定的材料腐蚀去除。
•重复上述步骤：重复执行以上步骤，以形成几个电子元件。
IC的生产工序流程以及其结构
IC的生产工序流程以及其结构IC（集成电路）是一种通过技术手段将多个电子器件集成到一个芯片上的电子器件。
IC的生产工序流程包含了多个环节，每个环节都需要严格的控制和测试，以确保最终产品的质量和性能。
IC的生产工序流程可以大致分为晶圆制备、晶圆加工、封装和测试四个阶段。
第一阶段：晶圆制备晶圆制备是IC生产的第一步，即将选择好的硅片制备成适用于IC加工的基片。
该阶段主要包括以下步骤：1.基片选择：选择具有较高晶片质量的硅片作为基片。
2.磨平：使用化学机械研磨等技术将硅片的表面进行磨平，以提高晶片的表面质量。
3.清洗：通过化学清洗等方法清除硅片表面的杂质，以增加晶片的纯度。
4.涂覆：将具有特殊光敏性的光刻胶均匀涂覆在硅片表面，用于后续的芯片图案制作。
第二阶段：晶圆加工晶圆加工是IC生产的核心阶段，主要是通过光刻、蚀刻、沉积等工艺，将芯片的电路图案逐层刻制在硅片上。
该阶段主要包括以下步骤：1.光刻：使用光刻胶模具和紫外光照射，将芯片电路的设计图案转移到硅片上。
2.蚀刻：使用化学或物理蚀刻方法，将光刻胶以外的硅片材料去除，形成芯片电路的各个层次。
3.沉积：使用化学气相沉积、物理气相沉积等方法，将金属、氧化物等材料沉积在芯片表面，形成电路的导线、阻抗等元件。
4.清洗和检查：对加工后的芯片进行清洗和检查，确保电路图案和元件的质量和完整性。
第三阶段：封装封装是将完成加工的芯片封装成IC产品的过程，主要是为了保护芯片、便于使用和连接外部元件。
该阶段主要包括以下步骤：1.切割和研磨：将加工好的硅片切割成单个的芯片，并通过研磨等方法将芯片的厚度调整到设计要求。
2.封装设计：根据芯片的功能和尺寸要求，设计适用的封装结构和材料，并设计电路连接引脚和封装外壳。
3.芯片安装：将芯片粘贴或焊接到封装结构的基座上，并通过线键和焊球等方法与引脚进行连接。
4.密封：将芯片和引脚密封在封装外壳中，以保护芯片免受环境影响。
5.清洗和测试：对封装好的芯片进行清洗和测试，确保封装的质量和性能。
IC基础知识及制造工艺流程
IC基础知识及制造工艺流程IC（集成电路）是由多个电子元件和电子器件组成的电路，采用一种特定的制造技术将它们整合在一起，形成一个封装紧密的芯片。
IC基础知识涉及到IC的分类、原理、封装等方面，而IC的制造工艺流程则包括晶圆制备、光刻、扩散、制备、封装等多个步骤。
一、IC的基础知识1. IC的分类：IC按用途可分为模拟集成电路和数字集成电路；按制造工艺可分为Bipolar IC和MOS IC；按封装方式可分为单片封装和双片封装等。
2.IC的原理：IC基本元件包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等，通过它们的组合和连接形成各种电路，实现不同的功能。
3.IC的封装：IC芯片制造完成后，需要进行封装，即将芯片连接到载体上，并保护和封闭，以便与外界连接。
常见的封装方式有DIP、QFP、BGA等。
1.晶圆制备：IC的制造过程始于晶圆制备，即将硅单晶材料通过切割和抛光等工艺，制成规定尺寸和厚度的圆片。
晶圆表面还需要进行特殊的处理，如清洗和去除杂质。
2.光刻：光刻是通过光源和掩膜对晶圆表面进行曝光，形成所需图形模式的一种工艺。
光刻是将光照射到光刻胶上，使其发生化学反应，然后通过相应的蚀刻工艺将光刻胶及下方的膜层去除。
3.扩散：扩散是将所需的杂质原子（如硼、磷等）掺入晶圆内部，形成p区和n区，以便实现PN结的形成。
扩散过程需要在高温条件下进行，使杂质原子能够在晶格中扩散。
4.制备：制备过程是将晶圆表面的绝缘层开孔，形成连接电路，然后通过金属线或导线连接各个元件。
制备步骤包括物理蚀刻、金属蒸镀、光刻等。
5.封装：IC芯片制造完成后，需要进行封装，将芯片连接到载体上，并保护和封闭。
封装工艺包括焊接引脚、防尘、封胶等步骤。
6.测试：IC制造完成后，需要进行各种电性能和可靠性测试，以确保芯片的质量和功能。
测试内容包括电流、电压、频率等方面的测试。
在IC制造的过程中，上述步骤是不断重复的，每一次重复都会在前一步骤的基础上进行，逐渐形成多层结构，最终形成完整的IC芯片。
IC封装产品及制程简介
Bus bar
Signal
Signal
Signal
Signal
Bus bar tape
IC chip
Sectional View
wire
Inner Lead
tape
IC chip
Process Flow Chart, Equipment & Material
FLOW
PROCESS WAFER BACKGRINDRING
PIN PTH IC
J-TYPE P
BALL BGA
BUMPING F/C
IC Package Family
PTH IC：DIP── SIP、PDIP(CDIP)
PGA
SMD IC: SOIC ── SOP(TSOP-I、TSOP-II)、SOJ
LCC ── PLCC/CLCC
QFP ── 14×20/28×28、
LQFP)
10×10/14×14(TQFP、MQFP、 Others ── BGA、TCP、F/C
Something about IC Package Category
PTH IC：1960年代发表，至今在一些低价的电子组件上仍被广泛应用。 DIP ──美商快捷首先发表 CDIP。由于成本技术的低廉，很快成为当时主要的 封装形式；随后更衍生出 PDIP、SIP等。 PGA ──美商IBM首先发表，仅应用于早期的高阶 IC封装上，其Grid Array的 概念后来更进一步转换成为 BGA的设计概念。
EQUIPMENT SIBUYAMA-508
DIE SAW DIE ATTACH WIRE BOND MOLDING
DISCO 651
HITACHI CM200( LOC) HITACHI LM400(LOC)
ic行业是做什么的
ic行业是做什么的
IC行业是集成电路（Integrated Circuit）行业的简称，它涵盖了与集成电路设计、制造、封装和测试等相关的所有业务。
这是一个技术资本密集型行业，其产业链包括上游的IC设计、中游的晶圆制造和加工，以及下游的封装测试和最终销售环节。
具体来说，IC设计是IC产业链的上游环节，主要负责设计芯片。
设计过程中需要进行电路设计、仿真、布线、流片、封装等步骤。
设计完成后，设计厂商会将设计好的芯片交给中游的晶圆制造厂商进行制造。
晶圆制造是IC产业链的核心环节，需要在半导体晶圆表面上制造电路和组件。
制造过程中需要使用各种设备和工艺，如光刻、蚀刻、离子注入、氧化、扩散等。
封装测试是IC产业链的下游环节，主要负责对制造好的芯片进行封装和测试。
封装过程是将芯片封装到一个小巧的封装体中，以保护芯片并方便其与其他电子元件连接。
测试过程则是对封装好的芯片进行测试，以确保其性能和质量符合规格要求。
在整个IC产业中，根据企业涉及的业务环节，又可以分为不同的运作模式，如IDM（集成器件制造）、Fabless（无晶圆厂）、Foundry （晶圆代工厂）等。
IC产品广泛应用于电子设备的各个领域，如电脑、电视、手机、自动提款机、航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输、武器装备等。
可以说，IC产业是现代电子信息技术产业的核心和基石。
IC产业及流程简介
IC产业及流程简介第一篇 前言我在深圳的IC设计公司工作了多年时间，但是说真正接触到集成电路的产业情况及市场才在这五年左右的时间，更多是对设计公司内部流程等的接触。
在这里，我计划花一点时间给大家聊下我在这个行业的知识及理解，还请业界达人指正错漏之处。
抛砖引玉，并共同探讨分析产业的走势。
第二篇 IC简介IC 是指集成电路。
通常的电子产品，可以分为集成电路和外围元件电路两部分，并且这两部分可以相互地转化。
集成电路是将大面积的电路用硅等材料通过一定工艺技术做在一个小chip里面。
集成电路有面积小，生产成本低的优点，但也有前期成本高，电路功能固化，接口固化等缺点。
随着半导体制造技术的发展，将有越来越多的常用功能模块大规模地集成化，这也直接促进了电子产品的体积越来越小，生产成本越来越低。
但同时，工艺精度也越来越高，直接导致初期设计成本增加，对产品标准化和兼容性的要求也越来越高。
另外通过EPROM、EEPROM等工艺技术和MCU二次开发、微系统开发等软件技术，部分解决了功能固化的缺点。
第三篇 IC设计流程先确认电路实现的功能，根据功能进行实现电路设计。
设计完成后，工程师会使用特定的软件进行仿真，验证电路与设计的初衷功能是否相符。
也可以通过FPGA 进行硬件仿真，这样可以提供给客户DEMO板进行验证。
电路仿真调整好后，开始版图设计。
版图是根据晶圆（wafer）厂的工艺规则，将功能电路转化成可用于生产的版图的过程。
最终的版图会再与功能电路再比对，还可以进行版图级的仿真，以保证版图完全依照功能电路实现，所以版图设计通常不会在功能上出现错误，但对IC性能会有一定的影响。
设计好的版图文件，就可以拿去用于生产IC了。
第四篇 IC前端生产流程光罩MASK版图文件先发给光罩厂生产光罩。
光罩相当于照片的底片，根据版图和工艺的情况，一颗IC要分为多层光罩。
光罩一般最少7层，随着工艺的复杂度的增加，光罩层数也会不断增加。
光罩做好后，拿到晶圆厂就可以进行晶圆的生产了。
IC封装技术与制程介绍
IC封装技术与制程介绍课程主要内容••••IC封装技术基础电子元器件的应用电子产品的分解集成电路产业链IC 封装的作用如人的大脑如人的大脑：：如人的身体如人的身体：：IC封装的功能••••IC封装层次•••IC封装层次培训的主要内容IC封装分类•PCB•插入型封装器件表面贴装型封装器件PCBPCB金属管壳型封装陶瓷封装陶瓷封装-CPGA塑料封装-DIP （Dual In-line Package）塑料封装-QFPBGA封装塑料封装-BGACSP (Chip Scale Package)CSP (Chip Scale Package)IC封装制程(塑料封装)封装结构与材料•••••封装结构示例焊片晶圆切割晶圆点测焊线塑封半导体封装工艺流程晶圆(wafer)的制造WAFERMASKING N+ SUBSTRATEN-DRAINCHANNELCHANNEL SOURCE METALIZATIONGATE OXIDE POLYSILICON GATEP+P+P -P -P -P -N+N+N+N+CURRENT FLOWSilicon Die Cross-SectionBPSG晶圆的制造晶片背磨top side back side目的： 目的：减薄晶片厚度FROM: 0.008”TO: Silicon0.014”Silicon31晶片背金处理目的： 目的：提高导电性Titanium Nickel SilverSilicon32晶片点测目的： 目的：初步筛选出好的芯片Gate /Base ProbeInk bad dice out.Source/ Emitter Probe33晶片切割Wafer sawing is to separate the dice in wafer into individual chips. unsawn wafer sawn waferwafer holder wafer tapeconnected die singulated die34晶片切割InputOutput35焊片工艺Cu Leadframe Die Attach Material Die or MicrochipDie Attach is a process of bonding the microchip on the leadframe.36焊片工艺点胶 真空吸嘴吸附芯片 芯片焊到框架的焊盘上37银胶焊片工艺38银胶焊片工艺SYRINGE EPOXY DIE FLAT FACE COLLETNOZZLES LEADFRAME w/ PLATINGD/A TRACK39银胶焊片工艺D/A TRACKD/A TRACK40共晶焊片工艺DIE w/ BACKMETALLEADFRAME w/ PLATING HEATER BLOCK锡铅焊片工艺SOFT SOLDER WIREHEATER BLOCK HEATER BLOCK焊线工艺99.99% Gold wiresThermosonic wire bonding employs heat and ultrasonic power to bond Au wire on die surface.焊线工艺HEATER BLOCKAu WIRESPOOL DIE BONDED LEADFRAMEAu BALL焊线工艺热声波焊线工艺超声波焊线工艺DIE BALL BOND(1ST bond)WEDGE BOND or WELD(2nd bond)LEADFRAME塑封工艺MOLDCOMPOUNDPELLETS塑封工艺•。
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Set-Top-Box 21
IC產業介紹
SIP簡介
SoC without SIP
理想的SoC晶片設計目標 輕、薄、小、耗電少
Boss
重新設計
標準更改
革新技術
開發時間冗長
生產成本超過預算
Boss
22
IC產業介紹
專門用語 (Terminology) 簡介
Fab & Fabless
Fab (Fabrication) – 晶圓廠 Fabless Design house – IC設計公司 (無自有晶圓製造能力)
Foundry – 晶圓代工 (無自有品牌, 生產與設計服務) OEM IDM (Integrated Design and Manufacturing) – 整合(元件)製造商
9
IC產業介紹
IC產業分工 – 下一波整合與分工
10
IC產業介紹
新興IC產業 – IC設計服務 (Design Service) IC 設計服務項目
系 統 規 格
模 型 的 發 展 規 格 的 制 訂 設 計 編 碼 的 發 展
線 路 模 擬
線 路 合 成
閘 級 層 次
驗 證
繞 線 與 佈 局
SoC – 單晶片系統 (p.22~25) SiP – 單包裝系統 (next page) MCP (Multi-Chip Package) (p.26) Maskless
FPGA (Field Programmable Gate Array) – 可程式邏輯閘陣列
Mixed signal – 混合信號 (同時包含analog與digital circuits) ASIC (Application Specific IC) – 客製 (特殊應用) IC ASSP (Application Specific Standard Product) – 客製標準產品 Assembly & Package – IC封裝
13
IC產業介紹
Migration of IC Design Flow
Traditional – Block Based Design
Block-Based Design ★☆☆☆☆ Design Cycle ☆☆☆☆☆ Configurable ★☆☆☆☆ Gate Count ★☆☆☆☆ Productivity ★☆☆☆☆ Reliability ☆☆☆☆☆ Plug & Play ☆☆☆☆☆ IP Used
14Leabharlann IC產業介紹Migration of IC Design Flow
Today – System on Chip
System On Chip Design ★★★☆☆ Design Cycle ★☆☆☆☆ Configurable ★★★☆☆ Gate Count ★★☆☆☆ Productivity ★★★☆☆ Reliability ☆☆☆☆☆ Plug & Play ★★☆☆☆ IP Used
SIP簡介
SoC with SIP
理想的SoC晶片設計目標 輕、薄、小、耗電少
Boss Boss
Stock
23
IC產業介紹
SIP簡介 – SIP的定義
IP (Intellectual Property)
原意為智慧財產權 受到法律的認可與保護 不可任意抄襲使用 半導體設計人員所設計出來的積體電路，具有以下特性: 已經過嚴格之驗證 (Prove) 可被重複使用(Reusable) 具有某種特定功能 (Functionality) Soft IP (毛胚) – 描述SIP功能行為(Behavior) Firm IP (半成品) – 完成結構描述 (Structure) Hard IP (成品) – 基於物理描述 (Physical)並經過製程(晶片)驗證
24
SIP (Silicon/Semiconductor Intellectual Property)
SIP的分類
IC產業介紹
SiP簡介
利用MCP技術將不同種類的IC chip包裝在同一IC封裝 (package)中 State-of-the-art: 6 chips in a package
製 造
封 裝 與 測 試
成 品
IP Service Layout Service
Turnkey Service
11
IC產業介紹
Basic IC Design Flow
Design/Analysis Phase Pre-Layout Phase Post-Layout Phase Design Specification Define Design Architectural Define RTL Design RTL Analysis Logic/Test Synthesis
16
IC產業介紹
Basic IC Design Flow
Floor plan
µC RAM RAM S/P DMA
ASIC LOGIC
DSP CORE
17
IC產業介紹
Basic IC Design and Production Flow
Auto Place and Route
18
IC產業介紹
5
IC產業介紹
IC產業架構
實體架構
6
IC產業介紹
IC產業分工歷史
4. Fabless
Product Spec IP
Design
Std. lib
Fab EDA
3. Fabless
Product Spec
CAD
2. IDM
Product Spec Design CAD Std. lib Fab
IC產業介紹
IC產業架構 (分工) – 垂直分工與整合
3
IC產業介紹
IC產業架構 (分工) – 垂直分工與整合
系統設計
IP產業
新興的IC設計廠商
IC設計
設計服務
晶圓代工 / 設計服務
封裝 / 測試
4
IC產業介紹
IC分類
Memory Micro-component Analog Logic (consumer) Mixed mode FPGA SIP (new product)
IC產業與製程技術簡介
1
課程內容
IC產業介紹 (IC Industry Introduction) - - - - - - - - - - 1.5 hr
IC產業架構 (分工) Technology Roadmap 專門用語 (Terminology) 簡介
基礎半導體製程技術 (Basic Semiconductor Process technology) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2.5 hr
19
IC產業介紹
專門用語 (Terminology) 簡介
Design house Fabless SIP or IP (Silicon Intellectual Property) – 矽智財 (p.22~25) SoC & SiP (System On a Chip & System In a Package)
晶圓廠架構 4 (+1) 大製程模組 (Module) 製程整合 (Process Integration) CMOS (basic element) Memory: DRAM Logic: MCU
2
製造流程實例 (Examples of Process Flow) - - - - - 2 hr
15
IC產業介紹
Migration of IC Design Flow
Tomorrow – Platform Based Design
Platform-Based Design ★★★★☆ Design Cycle ★★★★★ Configurable ★★★★☆ Gate Count ★★★★☆ Productivity ★★★★☆ Reliability ★★★★★ Plug & Play ★★★★★ IP Used
Design SOTA, ... PGC, GUC, ... Parthus, ... GCAD, ... Faraday, ... Cadence, Synopsys, ...
6. Fabless
Product Spec
CAD IP Std. lib Fab EDA
8
IC產業介紹
IC產業分工 – 解構與重整
Lead frame – 導線架
20
IC產業介紹
SIP簡介
SoC世代來臨產生的變化
Smart Phone
PDA Desktop PC Web Phone
產品面: SoC 之趨勢走向 • 輕薄短小 • 價格低 • 功能提升
IC業者: SoC提供 • 高整合度 • 低功耗 • 多重作業系統 • 平台相容