什么是芯片?芯片內(nèi)部制造工藝了解嗎?

芯片的本質(zhì)是半導(dǎo)體加集成電路，而芯片的制作材料便是二氧化硅。每一塊芯片都是從晶圓上切割下來(lái)的。為增進(jìn)大家對(duì)芯片的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)芯片的內(nèi)部制造工藝予以介紹。如果你對(duì)芯片或是對(duì)本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、芯片

芯片其實(shí)就是一塊高度集成的電路板，又叫IC。集成電路實(shí)體往往要以芯片的形式存在，依托芯片來(lái)發(fā)揮它的作用。它是電子設(shè)備中最重要的部分，承擔(dān)著完成運(yùn)算，處理任務(wù)和控制存儲(chǔ)的功能。電腦、手機(jī)、電視和各種智能電子產(chǎn)品都都離不開(kāi)芯片。

就像汽車(chē)之發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)性能的好壞主要看發(fā)動(dòng)機(jī)。比如說(shuō)電腦的CPU(中央處理器)其實(shí)也是一塊芯片，它是一臺(tái)電腦的運(yùn)算核心和控制核心。

你看別人玩電腦游戲時(shí)溜溜的要飛，而你的電腦一上手就死機(jī)，恨不得砸了它，都是因?yàn)槟愕碾娔XCPU太“l(fā)ow”。手機(jī)運(yùn)行速度的快慢也取決于它的CPU，平均每?jī)赡昃鸵獡Q一部手機(jī)，就是為了體驗(yàn)它騰飛的速度。

芯片內(nèi)部都是半導(dǎo)體材料。里面的電容，電阻，二極管，三極管都是用半導(dǎo)體做出來(lái)的。半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，導(dǎo)電性可受控制的材料。高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。芯片的原材主要是高純的單晶硅。

二、芯片內(nèi)部制造工藝

芯片制造的整個(gè)過(guò)程包括芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝制造、測(cè)試等。芯片制造過(guò)程特別復(fù)雜。

首先是芯片設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，生成“圖案”

1、晶片材料

硅片的成分是硅，硅由石英砂精制而成。硅片經(jīng)硅元素(99.999%)提純后制成硅棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體材料。芯片是芯片制造所需的特定晶片。晶圓越薄，生產(chǎn)成本就越低，但對(duì)工藝的要求就越高。

2、晶圓涂層

晶圓涂層可以抵抗氧化和溫度，其材料是一種光致抗蝕劑。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先，在晶圓(或基板)表面涂覆一層光刻膠并干燥。干燥的晶片被轉(zhuǎn)移到光刻機(jī)上。通過(guò)掩模，光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上，實(shí)現(xiàn)曝光和化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。曝光后的晶圓進(jìn)行二次烘烤，即所謂曝光后烘烤，烘烤后的光化學(xué)反應(yīng)更為充分。

最后，顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影后，掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質(zhì)顯影劑中完成的，曝光是在平版印刷機(jī)中完成的。均化顯影機(jī)和光刻機(jī)一般都是在線(xiàn)操作，晶片通過(guò)機(jī)械手在各單元和機(jī)器之間傳送。

整個(gè)曝光顯影系統(tǒng)是封閉的，晶片不直接暴露在周?chē)h(huán)境中，以減少環(huán)境中有害成分對(duì)光刻膠和光化學(xué)反應(yīng)的影響。

4、添加雜質(zhì)

相應(yīng)的p和n半導(dǎo)體是通過(guò)向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從硅片上的裸露區(qū)域開(kāi)始，將其放入化學(xué)離子混合物中。這個(gè)過(guò)程將改變摻雜區(qū)的傳導(dǎo)模式，使每個(gè)晶體管都能打開(kāi)、關(guān)閉或攜帶數(shù)據(jù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片只能使用一層，但一個(gè)復(fù)雜的芯片通常有許多層。

此時(shí)，該過(guò)程連續(xù)重復(fù)，通過(guò)打開(kāi)窗口可以連接不同的層。這與多層pcb的制造原理類(lèi)似。更復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層。此時(shí)，它是通過(guò)重復(fù)光刻和上述工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的，形成一個(gè)三維結(jié)構(gòu)。

5、晶圓

經(jīng)過(guò)上述處理后，晶圓上形成點(diǎn)陣狀晶粒。用針?lè)y(cè)試了各晶粒的電學(xué)性能。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)芯片都有大量的晶粒，組織一次pin測(cè)試模式是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，這就要求盡可能批量生產(chǎn)相同規(guī)格型號(hào)的芯片。數(shù)量越大，相對(duì)成本就越低，這也是主流芯片設(shè)備成本低的一個(gè)因素。6、封裝

同一片芯片芯可以有不同的封裝形式，其原因是晶片固定，引腳捆綁，根據(jù)需要制作不同的封裝形式。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等，這主要取決于用戶(hù)的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形態(tài)等外圍因素。

6、測(cè)試和包裝

經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，芯片生產(chǎn)已經(jīng)完成。這一步是測(cè)試芯片，去除有缺陷的產(chǎn)品，并包裝。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)的芯片的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類(lèi)別的文章，可以在網(wǎng)頁(yè)頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。