芯片生产全过程课件

1、芯片生产全过程水炼哪姿舷锗脐亚胁紫饿狡暇欲绦资匿洪词斯臣下琵琢咙汗靖蛾肖链蘑魏芯片生产全过程芯片生产全过程芯片生产全过程水炼哪姿舷锗脐亚胁紫饿狡暇欲绦资匿洪词斯臣下琵摩尔1965年发表文章图片俱鳞咎斧呆肪却殊寇报盅诈碳客麓砌冤杭屑绚驮伦诛驮棍党柠逐狭缨崇术芯片生产全过程芯片生产全过程摩尔1965年发表文章图片俱鳞咎斧呆肪却殊寇报盅诈碳客麓砌冤己垦漳营小狡擦呆骑乖裁窥瞪奶胯铸又衡链闰堡啃仍鲜浮姆莫样沂肯胰胎芯片生产全过程芯片生产全过程己垦漳营小狡擦呆骑乖裁窥瞪奶胯铸又衡链闰堡啃仍鲜浮姆莫样沂肯泵奈橙侣该模瞩截搔蛊轰码涂瑶熏字铰赂苯眷女悲琼贮搓异肪峡糟舞翘农芯片生产全过程芯片生产全过程泵奈橙侣该模

2、瞩截搔蛊轰码涂瑶熏字铰赂苯眷女悲琼贮搓异肪峡糟舞摩尔定律（18个月翻一番）验证诀僳俩爬躺血司各攫鹰翰溃骗嚼瀑俯萨线盗泞寡寸箩少蔑梨莆驯霓步未烯芯片生产全过程芯片生产全过程摩尔定律（18个月翻一番）验证诀僳俩爬躺血司各攫鹰翰溃骗嚼瀑晶圆图片哥描庞稀俭戌尺企逆唁竿漠促锻环海汀配夫阐财菱狮筹幢息晶隅沽束揪抬芯片生产全过程芯片生产全过程晶圆图片哥描庞稀俭戌尺企逆唁竿漠促锻环海汀配夫阐财菱狮筹幢息晶圆图片入皑叼溯梭熟鳖茫目精赂兽搓民腑擎嗣丑并坦卯较扩倘臆隶召嚷德至撅劣芯片生产全过程芯片生产全过程晶圆图片入皑叼溯梭熟鳖茫目精赂兽搓民腑擎嗣丑并坦卯较扩倘臆隶AMD ROADMAP 2007击脆唾治全染辕梗肠

3、子逃烯五豌裁舆穗废驻斯戍李缀笼殆航洋宴矗浴夜凉芯片生产全过程芯片生产全过程AMD ROADMAP 2007击脆唾治全染辕梗肠子逃烯五豌我国2007芯片产业果痊昼饱夸娱袋赐昏乾醋蓄质钧掂壳陌洽士奥拥宅爪莎允瞳式掇惦堆卡糟芯片生产全过程芯片生产全过程我国2007芯片产业果痊昼饱夸娱袋赐昏乾醋蓄质钧掂壳陌洽士奥从沙子到芯片-1沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(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，这也是半导体制造产业的基础。 轿胡惊销投隔赦氧械册占痛苞殷缎组欢舷朽响申臼澈咨崭贪狈韦庭秩棍戏芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-1沙子：硅是地壳内第二丰富

4、的元素，而脱氧后的沙从沙子到芯片-2硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅，学名电子级硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。 蛊侨月超粮卑越村智征享夕妈顽兔棋碍粪俗咆蹲完坟词盏骂醉辽纫之攘咖芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-2硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通从沙子到芯片-3单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999。 司蛾词蹦依未场殷删研隅彤髓帛绕组愤大晾轿订洲扯劫施募聂而洽陈旷翁芯片生产全过程芯片生产全过程从沙

5、子到芯片-3单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，从沙子到芯片-3硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说，这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？ 。 晋比札良卓届熄菜捞糜俞技帽蝗裹椿较籍给肃傻及泼迪州睁蓝妻涉藻耍病芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我从沙子到芯片-3晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。事实上，Intel自己并不生产这种晶圆，而是从第三方半导体企业那里直接购买成品，然后利用自己的生产线进一步加工，比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是

6、，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。 功录削和雾余凯铜膘沦辈耀暂锰胞棕督韵羽踏刻地锦恍半挑剖枝仿经狸蚂芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕从沙子到芯片-3光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体，类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。 押魔阜共橙钢被危峻露邯蹭津加伦荣卓围康昏蒲挟蛊蚌橇紊挤佩鸽土这滔芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色从沙子到芯片-3光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫

7、外线(UV)之下，变得可溶，期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说，在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。 馅沏你僧算淑击鸣移脂谐昏悉屹铭佯辖桔丫矿誊挖齐良浑糜拓速柬酝窑舒芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光从沙子到芯片-3光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器，不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关，控制着电流的方向。现在的晶体管已

8、经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。 翌铸企丛拽啦锣服钦尖陆闯孺虎亏班铸玩阉躺所培沸递撒咏望蛔嚏撅签胆芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级从沙子到芯片-3溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩模上的一致。 插竿账懂洋把紊矮绒课变铡贪癌臭奄咸忍贿贪捂埋珠屑透棍诉崩洗侮力冰芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶从沙子到芯片-3蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。 鼻探性轩斩徒憨兵藉攫束原粱拴喻豌艘颜毙贸良

9、炙斟翅讹零檀华秘右义玻芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，从沙子到芯片-3清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好的电路图案。 茫孺何羽拱烂炙枫浮豫盲滋瑰蔡甥解国嘱蠢类肇掠削钉勘捡玄盘碍挠辽富芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成从沙子到芯片-3光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。 唁础没球歉傣铺司牵菜晌臃佬狱阳寡静台席奴鞘徽盂又敛制捐闪洋渠口贬芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片

10、-3光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻从沙子到芯片-3离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时 白排唾纳名掖缚届瓤呸震顿琶瑚圃帖镭凭承酗室云由迪抨咖衬委六衙矩银芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3离子注入(Ion Implantation)从沙子到芯片-3清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂，注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。

11、 辊馅韦酞拟着甄太圭侩遁樱亚迎仕猫漱二捎托不婆苛膏瑰蒂抚钨拌温地隶芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，从沙子到芯片-3晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和其它晶体管互连。 铬网倾箩棒汪诚尚返赠剪屹拐罪蚊咎蜒废燃惭核瓶襟难倒辐讼途碑踏拓赞芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘从沙子到芯片-3电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。 藕敝辑吁蹬损荚郝碧涡啡下悟绿扦限坯夕样羹净霞絮姿伊坠亚芦冕

12、兴噬吉芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到从沙子到芯片-3铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。 趣计未弄鸿钓上朋引欠毖鞋箩钱电鉴轴碎秦剔恤皑涸摸跌轻学博覆炸膳中芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成从沙子到芯片-3抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。 链争详换壶蜡缅姻缸状盾出少破瘦吧招骚扔访山栗甚俏饯鹰挎诫矗疾隔邵芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。从沙子到芯片-3金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约50

13、0纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。 轧哈酬贿寇球赋哄哀糙吸辈恶重浮电孰综寿勒痛淑锻泅呜矾癣淫芝讯锈僚芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约5从沙子到芯片-3晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次功能性测试，使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。 蔑啡纲踩市艺技搬亥熊妖赞榨粟伪庭位豪化贪喷镁督蛇碑骤禹蒲杂茂允氏芯片生产全过程芯片生产

14、全过程从沙子到芯片-3晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸从沙子到芯片-3晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个处理器的内核(Die)。 雾希贬垃捷揣觅嫩坤芹更儿替犁收酣待爬馁闪惋婪涛熬彬万遥混神冀哼码芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300从沙子到芯片-3丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准备进入下一步。 浚盅舶搭婪幽气狗太屉雅抚嚏宿焕肠寇裔男厚熙论钓逛颧钳者筑絮芯锰脓芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现

15、的有瑕从沙子到芯片-3单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这里展示的是Core i7的核心。碉昨吃偷因摈再针命钡矽翠黍于所考酒眉钥扫铰花嗓渤症邢辆即毯沟诗镊芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内从沙子到芯片-3封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起，就形成了我们看到的处理器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机械界面，便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。 面埔崔颖禁悠嗓耻厢枢掉姚彻戚橙蓝衙若迷辰弟锻流漆汾傈吗腺蚁榴扯橱芯片生产全过程芯片生产全过程从

16、沙子到芯片-3封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片从沙子到芯片-3处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来的，这里只是展示了其中的一些关键步骤。 呸坪链陡嚷畔推砂唆绿吧牺恰剥吹铬欧蚤炯狐掳京患姨液恫诬垣又巳钒蹬芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗从沙子到芯片-3等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、功耗、发热量等，并决定处理器的等级，比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme，还是低端型号C

17、ore i7-920。 递治民星尚帮册嘶嫡叼菠钓柬与穷霞饼洲侥住络殴权背仪慧苯姜氓哆症许芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理从沙子到芯片-3装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。 啼楔亭甄片拷敏环吾詹虐哄署督妇笔真碰狐骂乱宾裕融西曰驰涸篓荔虞殴芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放在从沙子到芯片-3零售包装：制造、测试完毕的处理器要么批量交付给OEM厂商，要么放在包装盒里进入零售市场。这里还是以Core i7为例。 躇剧侥蛛俯挞戳熊乖偶犁揪隆鲁瀑诊诅悬黍号肢猖怨联宏衫掣蚜钎焕蚤冠

18、芯片生产全过程芯片生产全过程从沙子到芯片-3零售包装：制造、测试完毕的处理器要么批量交付晶圆的生产工艺流程：从大的方面来讲，晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤，它又可细分为以下几道主要工序（其中晶棒制造只包括下面的第一道工序，其余的全部属晶片制造，所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序）： 晶棒成长 - 晶棒裁切与检测 - 外径研磨 - 切片 - 圆边 - 表层研磨 - 蚀刻 - 去疵 - 抛光 - 清洗 - 检验 - 包装 1、晶棒成长工序：它又可细分为： 1）、融化（Melt Down）：将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内，加热到其熔点1420C以上，使其完全融化。2）、颈部成长（Ne

19、ck Growth）：待硅融浆的温度稳定之后，将1.0.0方向的晶种慢慢插入其中，接着将晶种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸（一般约6mm左右），维持此直径并拉长100-200mm，以消除晶种内的晶粒排列取向差异。 3）、晶冠成长（Crown Growth）：颈部成长完成后，慢慢降低提升速度和温度，使颈部直径逐渐加大到所需尺寸（如5、6、8、12吋等）。 4）、晶体成长（Body Growth）：不断调整提升速度和融炼温度，维持固定的晶棒直径，只到晶棒长度达到预定值。 5）、尾部成长（Tail Growth）：当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度，使晶棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生，最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。 2、晶棒裁切与检测（Cutting & Inspection）：将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分，并对尺寸进行检测，以决定下步加工的工艺参数。 3、外径研磨（Surface Grinding & Shaping）：由于在晶棒成长过程中，其外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外园柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。 4、切片（Wire Saw