芯片制造流程详解,具体到每一个步骤 .pdfVIP

芯⽚制造流程详解，具体到每⼀个步骤

这篇要讨论的重点则是半导体产业从上游到下游到底在做些什么。先来看⼀下关联图：

图⽚来源：⾃制

我们先从⼤⽅向了解，之后再局部解说。

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，即⼤功告成啰！

局部解说开始！

(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。

硅的初步纯化：

将⽯英砂(SiO2)转化成冶⾦级硅(硅纯度98%以上)。

⽯英砂。资料来源：农村信息⽹

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。

多晶硅。资料来源：太阳能单多晶硅材料

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。

硅晶圆。资料来源：台湾研准股份有限公司

(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设计的投⼊则是「好⼈」们超强

的脑⼒(和肝)，产出则是电路图，最后制成光罩送往IC制造公司，就功德圆满了！

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。

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(譬如说，第⼀个脚位和第⼆个脚位相加要等于第九个脚位)。讨论好规格后，⼯

程师们就开始快乐的⼯作啰！

逻辑设计：

藉由软件的帮助，⼯程师们终于完成了逻辑设计图了，来看⼀下：

控制器逻辑图，资料来源：这⾥

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这篇提到的

恶⼼的半导体电路元件(如⼆极体、电晶体等，忘记得去复习⼀下喔！)所构成。什么是逻辑元件

呢？像是ANDGate(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。

电路布局：

基本上，就是利⽤软件的帮助，把友善的逻辑设计图，转化成恶⼼的电路图。如图：

积体电路图。图⽚来源：ddvip

⼤家应该很熟悉吧！⾥⾯⼤部分都是我们在半导体种类是到的⼆极体和电晶体啰！

布局后模拟：

就是再经由软件测试看看，结果是不是和当初「规格制定」是⼀样的结果啰！

光罩制作：

电路完成后，再把电路制作成⼀⽚⽚的光罩就⼤功告成啰！完成后的光罩即送往IC制造公司。

来看⼀下光罩长什么样⼦吧！

光罩。图⽚来源：这⾥

(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(当然，精密度差太多了)！你如果上⽹google⼀下

「IC制造」，会看到很多⽕星⽂的资料，保证你看不懂那些流程到底代表什么意思。

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。我们

来看⼀下⽰意图

IC制程。图⽚来源：财报狗产业分析师Jeff

薄膜：

镀上⾦属(实际上不⼀定是⾦属)

光阻：

在晶圆上涂上⼀层光阻(感光层)

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？

蚀刻：

把没有光阻覆盖的薄膜冲蚀

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！(这⾥假设电路图就是「⼀长条」⽽已，实

际情况当然较复杂啰！)

很简单吧！当然，实际的过程没那么简单。实际的情形是光罩是由