芯片的制造工艺流程

芯片的制造

半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司，IC 设公司计依客户的需求设计出电路图，硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂实施封装与测试，即大功告成！

(1)硅晶圆制造

半导体产业的最上游是硅晶圆制造。事实上，上游的硅晶圆产业又是由三个子产业形成的，依序为硅的初步纯化→多晶硅的制造→硅晶圆制造。

a硅的初步纯化

将石英砂(SiO2)转化成冶金级硅(硅纯度98%以上)。

b多晶硅的制造

将冶金级硅制成多晶硅。这里的多晶硅可分成两种：高纯度(99.999999999%，11N)与低纯度(99.99999%，7N)两种。高纯度是用来制做IC等精密电路IC，俗称半导体等级多晶硅；低纯度则是用来制做太阳能电池的，俗称太阳能等级多晶硅。

c硅晶圆制造

将多晶硅制成硅晶圆。硅晶圆又可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。一般来说，IC制造用的硅晶圆都是单晶硅晶

圆，而太阳能电池制造用的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。一般来说，单晶硅的效率会较多晶硅高，当然成本也较高。

(2)IC设计

前面提到硅晶圆制造，投入的是石英砂，产出的是硅晶圆。IC设计完成后，产出则是电路图，最后制成光罩送往IC 制造公司，设计就告一段落了！

不过，要让理工科以外的人了解IC设计并不是件容易的事(就像要让念理工的人了解复杂的衍生性金融商品一样)，作者必需要经过多次外出取材才有办法办到。这里先大概是一下观念，请大家发挥一下你们强大的想像力！

简单来讲，IC设计可分成几个步骤，依序为：规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。

a规格制定

品牌厂或白牌厂(没有品牌的品牌厂)的工程师和IC设计工程师接触，并开出他们需要的IC的规格给IC设计工程师。讨论好规格后，工程师们就开始工作了！

b逻辑设计

所谓的“逻辑”设计图，就是指它是由简单的逻辑元件构成，而不是由半导体种类电路元件(如二极体、电晶体等)所构成。什么是逻辑元件呢？像是AND Gate(故名思意，两个输入都是1的话，输出才是1，否则输出就是0)，OR Gate(两

个输入只要有一个输入是1，输出就是1)等。逻辑元件会在IC设计单元再和大家做进一步的介绍。

c电路布局

d布局后模拟

e光罩制作

(3)IC制造

IC制造的流程较复杂，但其实IC制造就只做一件事而已：把光罩上的电路图转移到晶圆上。它的过程其实和传统相片的制造过程非常类似。

IC制造的步骤是这样子的：薄膜→光阻→显影→蚀刻→光阻去除，然后不断的循环数十次。如下示意图：

a薄膜

镀上金属(实际上不一定是金属)。

b光阻

在晶圆上涂上一层光阻(感光层)。

c显影

用强光透过“光罩”后照在晶圆上。这样的话，除了“电路”该出现的部分，其余光阻的部分是不是都照到光了？

d蚀刻

把没有光阻覆盖的薄膜冲蚀。

e光阻去除

把上面的光阻去除，留下的薄膜部分就是电路图了。实际的情形是光罩是由好几十层构成的，而每层需要的材质也不一样。也就是说，薄膜那一层需用不同的材质。

(4)IC封测

IC制造厂商完成的IC大致如下图：

这一片片的晶圆完成品就被送往IC封测厂，实行IC的封装与测试。

a封装

封装的流程大致如下：切割→黏贴→焊接→模封。

b切割

第一步就是把IC制造公司送来的一片片晶圆切割成一颗颗长方形。

c黏贴

把IC黏贴到PCB上。

d焊接

故名思义，把IC的小接脚焊接到PCB上，这样才和大PCB(如主机板)相容。

e模封

就是把接脚模封起来。最近很火的题材-BT树脂，就是用在这里。