超大规模集成电路及其生产工艺流程
最后的彻底清洗、风干。
11、检验(Inspection):进行最终全面的检验以保证产品最终达到规定的尺寸、形状、表面光洁度、平整度等技术指标。
12、包装(Packing):将成品用柔性材料,分隔、包裹、装箱,准备发往以下的芯片制造车间或出厂发往订货客户。
三、芯片生产工艺流程
芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、晶圆针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段(Front End)工序,而构装工序、测试工序为后段(Back End)工序。
1、晶圆处理工序:本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管、电容、逻辑开关等),其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关,但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗,再在其表面进行氧化及化学气相沉积,然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤,最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。
2、晶圆针测工序:经过上道工序后,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒,一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品;但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测(Probe)仪对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独的晶粒,再按其电气特性分类,装入不同的托盘中,不合格的晶粒则舍弃。
3、构装工序:就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,以作为与外界电路板连接之用,最后盖上塑胶盖板,用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片(即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色,两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块)。
4、测试工序:芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。
四、晶圆制造业的特点
晶圆及芯片制造业是一个高度技术密集、资金密集的产业,其生产对环境要求非常严格,例如对电力、水源、燃气的供应,不仅有很高的质量要求,还须采用双回路,甚至三回路,从而保证在任何时候都能充足、及时供给。另外对空气环境、地表微震动、厂址地质条件也都有严格要求。至于其厂区内部,由于工艺条件所决定,许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成,室内环境的各项参数均须自动调节,以保证随时处于最佳状况,因此,不仅厂房造价相当高,生产、控制设备也异常先进、昂贵,动辄数千万元一台。
因此,一般兴建一个两线(即有两条生产线)8吋晶圆厂(指其生产的晶圆直径为8吋,即约203mm)需投资人民币十几亿至数十亿元,其占地面积也有十几万平方米,员工可达数千人。
另外,要保证其正常生产还有需要有很多相关的原材料和配套产品生产厂。所以一个晶圆厂建成后,不仅其年产值能达到几十甚至几百亿元,同时还能带动一大批相关企业、产业。并且由于其工厂拥有众多的员工(其中高级技术、管理人员占很大比重),在厂区周边还能形成一个完整的社区,其对第三产业的需求也将带来许多就业机会,因此,其对当地的经济发展具有相当大的推动作用。