晶元製造pdf

A. 晶元是如何製成的

: 蝕刻：有選擇地去除材料的某些部分來形成晶元上各層的電路圖案。離子：產生靜電荷的原子或分子。在半導體製造中，離子是改變硅的導電性能的化學雜質的來源。掩模：在晶元製造過程中使用的掩模就像是模板。在紫外光照射下，掩模會在微處理器的每一層制出各種各樣的電路圖案。金屬：諸如鋁和銅，用於微處理器中傳導電流。此外，還使用了貴金屬來連接實際晶元及其封裝。光蝕刻法：使用紫外光和模板或掩模以照相工藝轉移圖像，把晶元的電路圖案復制到晶圓表面的方法。光刻膠：當暴露在紫外光下時可溶解的一種物質，用於在晶元製造過程中幫助形成電路圖案。多晶硅：充當晶元上互連層的可導電物質。二氧化硅：在晶元製造過程中在晶圓上產生，充當絕緣層。硅錠：由純凈硅製成的大型圓柱術狀晶體。這個圓柱體被切割成薄片用於製造計算機晶元。晶圓：英特爾使用從硅錠下切下來的純凈晶圓製造微處理器。硅是海灘上砂子的主要成分，同時也是半導體。半導體是指即能變成。

B. 晶元是怎麼做成的

晶元內部製造工藝：

晶元製造的整個過程包括晶元設計、晶元製造、封裝製造、測試等。晶元製造過程特別復雜。

首先是晶元設計，根據設計要求，生成「圖案」

1、晶片材料

矽片的成分是硅，硅由石英砂精製而成。矽片經硅元素（99．999％）提純後製成硅棒，成為製造集成電路的石英半導體材料。晶元是晶元製造所需的特定晶片。晶圓越薄，生產成本就越低，但對工藝的要求就越高。

2、晶圓塗層

晶圓塗層可以抵抗氧化和溫度，其材料是一種光致抗蝕劑。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

首先，在晶圓（或基板）表面塗覆一層光刻膠並乾燥。乾燥的晶片被轉移到光刻機上。通過掩模，光將掩模上的圖案投射到晶圓表面的光刻膠上，實現曝光和化學發光反應。曝光後的晶圓進行二次烘烤，即所謂曝光後烘烤，烘烤後的光化學反應更為充分。

最後，顯影劑被噴在晶圓表面的光刻膠上以形成曝光圖案。顯影後，掩模上的圖案保留在光刻膠上。糊化、烘烤和顯影都是在均質顯影劑中完成的，曝光是在平版印刷機中完成的。均化顯影機和光刻機一般都是在線操作，晶片通過機械手在各單元和機器之間傳送。

整個曝光顯影系統是封閉的，晶片不直接暴露在周圍環境中，以減少環境中有害成分對光刻膠和光化學反應的影響。

4、添加雜質

相應的p和n半導體是通過向晶圓中注入離子而形成的。

具體工藝是從矽片上的裸露區域開始，將其放入化學離子混合物中。這個過程將改變摻雜區的傳導模式，使每個晶體管都能打開、關閉或攜帶數據。一個簡單的晶元只能使用一層，但一個復雜的晶元通常有許多層。

此時，該過程連續重復，通過打開窗口可以連接不同的層。這與多層pcb的製造原理類似。更復雜的晶元可能需要多個二氧化硅層。此時，它是通過重復光刻和上述工藝來實現的，形成一個三維結構。

5、晶圓

經過上述處理後，晶圓上形成點陣狀晶粒。用針法測試了各晶粒的電學性能。一般來說，每個晶元都有大量的晶粒，組織一次pin測試模式是一個非常復雜的過程，這就要求盡可能批量生產相同規格型號的晶元。數量越大，相對成本就越低，這也是主流晶元設備成本低的一個因素。6、封裝

同一片晶元芯可以有不同的封裝形式，其原因是晶片固定，引腳捆綁，根據需要製作不同的封裝形式。例如：DIP、QFP、PLCC、QFN等，這主要取決於用戶的應用習慣、應用環境、市場形態等外圍因素。

6、測試和包裝

經過上述過程，晶元生產已經完成。這一步是測試晶元，去除有缺陷的產品，並包裝。

(2)晶元製造pdf擴展閱讀：

晶元組是一組集成電路「晶元」一起工作，並作為產品銷售。它負責將計算機的核心微處理器與機器的其他部件連接起來。它是決定主板級別的重要組件。過去，晶元組是由多個晶元組成，逐漸簡化為兩個晶元。

在計算機領域，晶元組通常是指計算機主板或擴展卡上的晶元。在討論基於英特爾奔騰處理器的個人電腦時，晶元組這個詞通常指兩種主要的主板晶元組：北橋和南橋。晶元組製造商可以，而且通常是獨立於主板的。

例如，PC主板晶元組包括NVIDIA的NFORCE晶元組和威盛電子公司的KT880，它們都是為AMD處理器或許多英特爾晶元組開發的。

單晶元晶元組已經推出多年，如sis 730。

C. 製造晶元需要什麼

製造一顆晶元需要5000道工序

一位晶元製造領域的專家向北青報記者介紹，一顆晶元的製造工藝非常復雜，一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說，需要先將「砂子」提純成硅，再切成晶元，然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝，前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入；後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中，光刻是製造和設計的紐帶。

其中許多工藝都在獨立的工廠進行，而使用的設備也需要專門的設備廠製造；使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材，都需要專門的化工工業。另外，集成電路的生產都是在超凈間進行的，因此還需要排風和空氣凈化等系統。

有說法認為，集成電路是比航天還要高的高科技。該業內人士表示，這種說法也不無道理，「航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中，系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在硅晶圓材料的純度就要6個9以上。」

焦點：全球晶元幾乎被美日歐壟斷

根據前瞻研究院的報告顯示，目前，全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主，高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。在高端晶元領域，由於國內廠商尚未形成規模效應與集群效應，所以其生產仍以「代工」模式為主。

截至2015年年底的數據顯示，全球共有94家先進的晶元製造廠商，其中17家在美國，71家在亞洲(中國有9家)，6家在歐洲。日本在上世紀80年代處於領先地位，但自90年代開始其全球半導體市場份額顯著下降，至2015年僅有3家日本晶元製造商位列全球排名前二十——東芝、瑞薩電子和索尼。而與此同時，東亞其他國家已成為動態隨機存取存儲器市場的主要公司。韓國三星電子和海士力目前是世界第二和第三大半導體公司。

根據美國半導體產業協會(SIA)的最新統計數據顯示，2017年1月至2月，中國和美國的晶元市場規模份額擴大，分別為33.10%和19.73%；日本和歐洲的晶元市場份額有所下降，分別為9.29%和9.12%。中國晶元市場是全球最大、增長最快的市場，但是對外依存度過高。

D. 晶元是怎麼做成的

晶元製作比較復雜，具體如下
沙子，是製造晶元最基本的材料，而脫氧後的沙子，是半導體製造產業的基礎。通過多步凈化得到可用於半導體製造質量的硅，學名電子級硅（EGS），最後得到的就是硅錠（Ingot）
硅錠切割：橫向切割成圓形的單個矽片，也就是我們常說的晶圓（Wafer）。順便說，這下知道為什麼晶圓都是圓形的了吧？
塗上光刻膠，必須保證光刻膠非常平非常平。然後進行光刻，這一步需要的技術水平非常高。光刻膠層隨後透過掩模（Mask）被曝光在紫外線（UV）之下。
先溶解光刻膠，光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除後留下的圖案和掩模上的一致再進行蝕刻，使用化學物質溶解暴露出來的晶圓，剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。
離子注入：在真空中，用經過加速的原子、離子照射（注入）固體材料，使被注入的區域形成特殊的注入層，改變區域的硅的導電性。
電鍍：在晶圓上電鍍一層硫酸銅，把銅離子沉澱到晶體管上。銅離子會從正極走向負極。電鍍完成之後，銅離子沉積在晶圓表面，形成薄薄的銅層
拋光：將多餘的銅拋光掉，也就是磨光晶圓表面。
再經過測試，切片，丟棄瑕疵內核。留下完好的准備進入下一步。
完成封裝
這樣晶元就做好了

E. 晶元製造過程圖解

晶元製造過程：光刻、刻蝕、薄膜(化學氣相沉積或物理氣相沉積）、摻雜（熱擴散或離子注入）、化學機械平坦化CMP。

使用單晶硅晶圓（或III-V族，如砷化鎵）用作基層，然後使用光刻、摻雜、CMP等技術製成MOSFET或BJT等組件，再利用薄膜和CMP技術製成導線，如此便完成晶元製作。

因產品性能需求及成本考量，導線可分為鋁工藝（以濺鍍為主）和銅工藝（以電鍍為主參見Damascene）。主要的工藝技術可以分為以下幾大類：黃光微影、刻蝕、擴散、薄膜、平坦化製成、金屬化製成。

(5)晶元製造pdf擴展閱讀

晶元具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低，便於大規模生產。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。

用晶元來裝配電子設備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設備的穩定工作時間也可大大提高。

F. 電路如何集成在晶元上

拿到一些晶元，上面寫著74lvth245a、tms320f2812pgf、74hc08、rtl8201bl、ds1302、ref198等等。這些編碼是如何規定的？有什麼規律？能否看到這些編碼大概知道它是個什麼性能的電路？我們在protel里元件庫中如何快速找到自己想要的晶元？

你說的這些晶元都是很常用的單片機及其外圍晶元，如果你有相關經驗很容易知道，比如第一個是個邏輯晶元，74是數字邏輯晶元的一個族，區別於54系列，後面那個lv表示低電壓low-vol，可能工作在3.3v的電壓下，第二個是ti出的dsp（數字信號處理器），tms320是ti起的名字，在公司的系列產品中有自己的意義，f表示用的是flash存儲，2812是其代碼，還有2407，5402等等，後面是封裝參數。後面那幾個晶元有基本邏輯和時鍾晶元等，這里不再贅述，你上網查這些晶元的pdf全有，不過大多是英文的。
回答你後面的問題：這些編碼有的是行業里的規定，比如74ls，74hc，54..基本的晶元，也有是公司自己起的名字，比如tms320f2812等，要說規律很簡單，你有過設計經驗，用過一些片子就知道的差不多了，要速成可以去看嵌入式硬體設計的書。
protel里找自己的晶元可不容易，你在搜索器件里找一下就可以了，事實上，用protel的老手，全部是用自己畫的器件，以免在具體設計時出現這樣或那樣的偏差。
別學protel了，學那個altiumDesigner吧，他們公司新出的最新版，容易上手功能強大。
這樣可以么？