| 出版日期：2001-10-29 总期号：1067 本年期号：82 |
|
 |
芯片制造工艺
中国芯片制造业现状 芯片设计与制造是信息产业的关键环节之一。国内集成电路专家和相关企业越来越认识到：只有“中国芯”，才能提高各类电器、IT产品附加值，增强市场竞争力。CPU从诞生到今天已经三十年了，我们中国的芯片制造业发展到了什么程度呢？我们还是来看看中国的芯片制造的发展情况吧！ 北京 北京是我国最大的通讯、电子产品研究开发生产基地，且应用市场广阔。早在1994年，首钢就与NEC合资成立了首钢日电公司，这是国内第一家能够生产6英寸、0.35微米的芯片公司。 2000年12月20日，北京市政府和首钢集团在八大处的山脚下为北方微电子产业基地八大处园区揭牌，主角是北京华夏半导体制造股份有限公司。这家公司由首钢总公司、首钢股份、首钢高新技术公司、北京市国有资产经营公司与三间美国公司共同投资13.35亿美元兴建。公司首批动工兴建两条8英寸、0.25微米芯片生产线，月产4.5万片，长远规划则是到2010年建成6条至8条8英寸和12英寸芯片生产线，总投资将达100亿美元。此次活动揭开了北京进军芯片产业的序幕。 上海 2000年12月20日，上海宣布将在浦东张江园区规划建设上海微电子产业基地，面积达22平方公里，在“十五”期间力争引进产业投资100亿美元，形成10条以上芯片生产线。同一天，上海也有两家芯片工厂动工，一家是投资16.3亿美元的宏力半导体制造有限公司，规划总投资60亿美元建设4条芯片生产线，首期是一条月产4万片8英寸、0.2５微米以下硅片生产线；另一家是投资15亿美元的中芯国际集成电路制造（上海）有限公司，首期是一条月产4.5万片的生产线。时隔近一年，有54个集成电路方面的项目在张江建立，形成了一定的规模，现在我们可以说规模大、产业体系完整，技术水平先进的微电子产业基地正在浦东张江地区逐渐的形成。 国内的硅芯片制造以及技术方面，基本上形成了以北京、上海为核心的格局，研究工作一直有条不紊地开展着。尽管现在我们还只能制造0.25微米的芯片，但我们相信，我们将会更细“芯”，在硅芯片上我国的落后状况不会很久，我们会很快的赶上去的。 CPU制造发展至今已经有三十多年的历史，制造工艺有了长足的发展。 大家可能都知道CPU里面有很多的晶体管，单位面积内放的晶体管越多，CPU的性能就越高。CPU内的晶体管当然不是放进去的，是把一块硅加工成里面有很多晶体管的。至于是如何加工，这就是CPU制造中最为关键的地方了，主要有两种方法：一种是氧化；另外一种是通过光刻工艺来进行加工的。那么CPU具体是如何制造出来的呢？ 首先要准备一块硅，然后利用激光从上面切割下来一块硅片。之后要在硅片上镀膜。所谓镀膜就是在硅片表面增加一层由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层。这样通过CPU就能够导电了。接下来就轮到光刻胶了，在硅片上面增加了二氧化硅之后，还要在其上镀上一种叫Photoresist的材料。这种材料在经过紫外线照射后会变软、变粘。然后就是光刻掩膜，CPU电路设计的照相掩模贴放在光刻胶的上方。之后将掩模和硅片曝光于紫外线。这样硅片上的某些区域就可以被紫外线照射到而另外一些区域就不能照射到，这就形成了该设计的潜在映像。 在这一系列程序之后，就要使用刻蚀工艺了。我们用一种溶液将光线照射后完全变软变粘的光刻胶“块”除去，这就露出了其下的二氧化硅。最后的工艺是除去曝露的二氧化硅以及残余的光刻胶。 接下来就是掺杂工艺。我们从硅片上已曝露的区域开始，首先倒入一化学离子混合液中。这一工艺改变掺杂区的导电方式，使得每个晶体管可以通、断、或携带数据。将此工艺一次次地重复，以制成该CPU的许多层。不同层可通过开启窗口联接起来。电子以很高的速度在不同的层面间流上流下，窗口是通过使用掩膜重复掩膜、刻蚀步骤开启的。窗口开启后就可以用铝填充了。最后当然还要测试了，在通过所有的测试后必须将其封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样一块CPU就制作完成了。 
1.工程师们正准备进入绝对无尘室 
2.晶片被涂上一种叫Photoresist的化学原料。Photoresist在紫外光照射下可被溶解。 
3.被称为photolithography的步骤，在硅片上产生许多层。强烈的紫外光照射到一个遮掩模版上，模版保护着硅片上的特定区域。 
4.曝露在光线下的区域发生化学变化，渐变柔软。然后这部分柔软区域在溶液中被溶解掉。图中展示是的晶片上由遮掩产生的图案。 
5.多余原料被清除后剩下的部分。然后重复操作产生另外一层。另外一层二氧化硅生长在先前的遮掩和晶片上。然后一层经过“演变”的硅和另外一层Photoresist被应用于晶片。 
6.紫外光又照射到另一遮掩物上，它只允许特定部分的光线通过。曝露的Photoresist区域被化学原料清洗掉。只剩下一层经过“演变”的硅和第一层二氧化硅。 
7.离子涂层 在二氧化硅层和经“演变”的硅层被制作出后，硅片要经历的是一个被称为“离子培植”的步骤，也被叫做涂层。 
8.这是未切割的晶元，上面已经经过了蚀刻，这就是CPU核心的雏形。 
9.切割好的晶元，这就是CPU的DIE了。 
10.没有安装DIE的CPU。 
11.安装了DIE的CPU，再进行一层陶瓷封装就可以完成了。 
12.这是球顶封装的CPU。 |
||||||||||||||||||||||||||||
