超大规模集成电路是怎样制造的?

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〔封面说明〕集成电路的设计都在采用计算机辅助设计系统,本期封面介绍的是用我国引进的计算机辅助设计系统所设计的集成电路版图。那么,超大规模集成电路是怎样制造的哪?下文做一简单介绍。

图1
图1 🔍原图 (1972×2113)

超大规模集成电路的制作,要求十分严格,除对湿度及温度有一定要求外,“三超”(超净车间、超净水、超纯原材料)的水平也直接影响到超大规模集成电路的质量和成品率。超大规模集成电路(这里是指硅芯片)制造工艺流程如图1所示。

图2
图2 🔍原图 (1244×589)

整个集成电路设计可分为线路设计、版图设计和工艺设计三部分。

线路设计就是按一定的逻辑功能和电学性能来确定电路形式。版图设计和光掩膜制作是根据线路要求和工艺条件选择各元件的图形尺寸、布局和布线。版图设计是采用计算机辅助设计(CAD)。CAD有两种主要系统已在使用,一种是预先将设计好的门、触发器等版图数据,编制成一套计算机文件;另一种是设计好若干含有各种混合门和触发器的基本“单元”。根据要求提取这些数据或“单元”,并用阴极射线管图形显示器来确定位置,然后计算机程序就产生出布线数据。再用计算机的输出来控制坐标绘图机,以自动制备光刻掩膜所必需的图形。反复修改和确认,最终制成一套完整的光掩膜。

图中所示是VLSI制造工艺流程,整个工艺经过多次光刻和多次扩散、离子注入、外延、蒸发等工序,制成各种晶体管、二极管和电阻、电容等元件,并互连成完整的电路。

集成电路制成后,经晶片检测、切成小块、内部引线的压焊、封装,经检测合格后包装、出厂。一块超大规模集成电路便做成了。(陈鸿黔)