集成电路是如何制造的?集成电路的构造

2010-01-23

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集成电路

一个集成电路(IC，微芯片或芯片)是由小型半导体器件和其他在半导体材料上制造的电子元件组成的电子电路。把大量晶体管集成在一块芯片上是一项伟大的成就。在进行了大量的实验之后，半导体器件才成为可能，然后人们发现半导体器件可以执行真空管的功能。第一个集成芯片是由杰克·S·基尔比1958年在德州仪器工作．集成电路的发现是电子学领域的一个巨大突破，因为集成电路比分立电路更可靠、更有能力、更便宜。此外，电子元件所占用的空间也被最小化，因为所有元件都作为一个单元打印，所需的材料也少得多。功耗是集成电路的另一个优势，因为组件的尺寸非常小，并且作为一个单元工作。

设计

有一定的电路设计和逻辑技术，用于设计集成电路。IC设计有两类:

数字设计
模拟电路设计

微处理器、存储器(内存采用数字集成电路(IC)设计方法，设计了数字集成电路(ROM)和FPGA。数字化设计确保了电路的正确性和最大的电路密度。该电路的整体效率非常高。另一方面，采用模拟设计方法设计了振荡器、滤波器、稳压器、运算放大器和锁相环。对增益、功耗和电阻要求较好的地方，采用模拟设计。自动化设计工具被用来设计这样的电路，因为需求正在以惊人的速度增长，需要非常迅速地进行设计。在设计过程中有一些步骤需要非常仔细和有效地遵循。这些步骤如下:

规模估算及可行性报告
电路设计
电路仿真
布图规划
设计评审
设计布局
时间分析
自动生成测试模式
制造设计
掩码数据准备
晶片制作
模具测试
包装
设备描述
生成数据表
最终产品
可靠性分析
失效分析

数字设计包括“ESL设计”。函数的所有用户规范都在其中创建。它是用c++、Verilog、Matlab等编程语言创建的。然后是“RTL设计”。然后将ESL设计中的用户规范转换为“寄存器传输级别”描述。RTL定义了到输出和输入的互连。最后一个是“物理设计”。在这一步中，通过使用RTL和逻辑门创建最终的芯片设计。

在模拟设计中，电路仿真工具用于高效率地设计集成电路，并进行复杂的计算。第一个用于此目的的电路模拟器被称为“SPICE”。如果在设计周期中有任何错误，电路仿真工具会发现它们，以便在制造过程之前进行修复。此外，还可以连续监测温度和掺杂浓度等其他因素，以确定设计是否可以制备。

建造业及制造业

在制造过程中主要有两个步骤:

底板电路

制造
包装

1.制造

制造集成电路的过程叫做制造。这是一系列化学和照相步骤，其中电路被构建在一种被称为“晶圆”的半导体材料上。具体步骤如下:

光刻技术

在这一步中，半导体或晶圆表面涂上一层耐光液体。然后对其进行回火和硬化。

蚀刻

在蚀刻过程中，不需要的材料被从晶圆中去除。然后光刻胶的图案被转移到晶圆上。

沉积

在这一步中，不同材料的薄膜被应用在晶圆上。它可以通过“物理气相沉积”或“化学气相沉积”来完成。

氧化

在氧化过程中，顶部的硅层被氧分子或水分子转化为二氧化硅。

扩散

对晶格缺陷进行扩散退火。

2.包装

包装也称为“封装”或“装配”。这是集成电路制造的最后阶段。最初，集成电路被封装在陶瓷平面封装中。这种技术使用了几年，然后引入了“双列直插式封装”(DIP)。随着时间的推移，引入了其他技术，如“针栅阵列”和“表面贴装”。英特尔和AMD已经转向了“陆地网格阵列”包。包装过程也有一些必须遵循的步骤，如下所示: