集成电路工艺基础介绍

Process，集成电路工艺，也被称为制程，指的是生产芯片的制作方法和流程，是整个集成电路设计产业的基础。



集成电路整体的发展趋势是革新工艺，提高集成度和速度；设计工作基本上是由有生产线集成电路设计到无生产线集成电路设计（fabless）发展。芯片设计单位和工艺制造单位分离，目前很多工艺制造单位都是以代工厂加工的方式（一般称为foundry）存在。代工单位经过前期开发确定一套工艺设计文件PDK（Process Design Kits）给设计单位，PDK文件包括：工艺电路模拟用的器件的SPICE（Simulation Program with Emphasis）参数，版图设计用的层次定义，设计规则（Design Rule），晶体管，电阻，电容等元件和通孔（VIA），焊盘（PAD）等基本结构的版图，与设计工具关联的设计规则检查（DRC），参数提取（EXT）和版图电路对照（LVS）用的文件等。



经过电路设计仿真和版图实现后最终生成GDS-II格式（流文件，由二进制代码组成）的版图文件。代工单位根据设计单位提供的GDS-II格式的版图数据，首先制作掩模（Mask），将版图数据定义的图形固话到铬板等材料的一套掩模板上。一张掩模一方面对应于版图设计中的一层的图形，另一方面对应于芯片制作中的一道或多道工艺。在一张张掩模的参与下，工艺工程师完成芯片的流水式加工，将版图数据定义的图形最终有序的固话到芯片上。这一过程通常简称为“流片”。



常用的集成电路制造工艺可以分为以下三类，双极性工艺，MOS工艺和BiMOS工艺。下面是一个工艺的简单流程：





工艺中涉及到芯片的加工方式包括以下几种：氧化扩散，将Si加工氧化称为氧化硅；离子注入，将一些离子加速到较高速度轰击到硅片特定部位，进而发生作用，相对于前一个可以在更小面积操作；光刻与刻蚀，利用光刻胶和掩模板实现掩模板图形转化到硅片上；淀积，物理汽相淀积和化学气相淀积，在硅片表面镀上金属，来作为互联线导电；平坦化技术，比如说CMP，化学机械抛光方法来使整个硅片表面平坦化。