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掩模与流片

发布时间:2011/8/22 14:47:44 访问次数:7622

    1.掩模板
    在半导体制造的整个流程中.从集成电路设计到制造有一个中间衔接的关键过程,最口光掩模或称光罩(mask)的制造,是流程中造价最高的一部分,也是限制最小线宽的瓶颈之一。
    掩模是集成电路布图设计的一种载体,也可以说是批量复制集成电路的成套模板,在半导体制造中具有非常重要的地位。在制造集成电路的过程中,依照常规工艺,需先将设计图形以照相制板的方式制作在掩模上,再用掩模板将设计图形刻蚀到硅片或其他半导
体材料上,制成有关半导体器件或集成电路。在集成电路制造的关键工序光刻工艺中,掩模模板起着曝光掩蔽作用,故而有光罩或掩模之称。在集成电路生产中,一套掩模板包含有这种集成电路的全部布图设计,如果掌握了一套掩模板便可立即生产这种集成电路。
    常见的光掩模的种类有四种,铬板(chrome)、干板、凸板、液体凸板,主要由基板(通常是高纯度、低反射率、低热膨胀系数的石英玻璃)和不透光材料(铬层)组成。
    图3.3.5所示为用于确定一个“窗口”所需的,图中黑色的方形为留下的铬层;图3.3.6所示为掩模板基本结构示意图。

 

       

     掩模板由专业掩模制造厂商采用专业制造装备经过基板处理、铬层溅射、涂覆光刻胶、电子束(或激光)图形转移、显影、刻蚀、去除光刻胶、粘保护膜等一系列精密、复杂的工艺过程制造而成。由于现代半导体工艺越来越精密,对掩模板的要求越来越高,一款复杂集成电路的掩模板的造价,可能比一辆高级车还要昂贵。

    2.流片与多项目晶圆
    1)流片
    流片顾名思义是通过一系列工艺步骤在流水线上制造芯片,是集成电路设计过程中的最后阶段必经的一个过程。在集成电路设计领域,“流片”指的是“试生产”,就是说设计完电路以后,先生产几片、几十片,供验证工艺和测试用。流片的英文为tapeout,是因为早期设计师们使用磁带机记录设计数据,并将磁带交给代工厂进行实物生产,该名词因此而被沿用下来。
    当一个集成电路设计完成后,除了设计过程必须进行各种仿真及检查之外,为了测试集成电路设计是否成功,必须进行流片,即从一个电路图到一块物理芯片,检验每一个工艺步骤是否可行,检验电路是否具备我们所要的性能和功能。如果流片成功,就可以大规模地制造芯片;反之,就需要找出其中的原因,并进行相应的修改和优化设计。
    2)乡项目晶圆
    由于流片的过程就是实际芯片制造的全过程,在这个过程中,就芯片的数量而言,通常的工程流片,在一片晶圆片上只有一种集成电路设计项目,而一次工程流片至少需要6~12片晶圆,制造出的芯片数量将达到上千颗,远多于原型设计阶段实验、测试所需的
数量。如果设计有缺欠甚至不成功,则所有的芯片全部报废;就流片的费用而言,每一次从设计到样片的转变都伴随着高昂的流片费用的发生。这使得集成电路研制开发阶段的费用变成一种风险很大的投入。这种工程流片的高昂费用和实际设计的多次反复之间的矛盾,严重阻碍了集成电路的发展。
    多项目晶圆的出现为解决这一矛盾提供了一种有效的方式。
    多项目晶圆(multi project wafer, MPW)就是将多个具有相同工艺的集成电路设计放在同一个晶圆片上流片。流片后,每个设计品种可以得到数十片芯片样品,这一数量对于设计开发阶段的实验、测试已经足够。而实验费用就由所有参加MPW的项目按照芯片面积分摊。实际成本仅为原来的5%~10%,极地降低了集成电路研发阶段的费用门槛,也为集成电路设计师的大胆创新提供了一个比较宽松的设计环境,有效地推动了集成电路设计的发展。    JRC4558


    1.掩模板
    在半导体制造的整个流程中.从集成电路设计到制造有一个中间衔接的关键过程,最口光掩模或称光罩(mask)的制造,是流程中造价最高的一部分,也是限制最小线宽的瓶颈之一。
    掩模是集成电路布图设计的一种载体,也可以说是批量复制集成电路的成套模板,在半导体制造中具有非常重要的地位。在制造集成电路的过程中,依照常规工艺,需先将设计图形以照相制板的方式制作在掩模上,再用掩模板将设计图形刻蚀到硅片或其他半导
体材料上,制成有关半导体器件或集成电路。在集成电路制造的关键工序光刻工艺中,掩模模板起着曝光掩蔽作用,故而有光罩或掩模之称。在集成电路生产中,一套掩模板包含有这种集成电路的全部布图设计,如果掌握了一套掩模板便可立即生产这种集成电路。
    常见的光掩模的种类有四种,铬板(chrome)、干板、凸板、液体凸板,主要由基板(通常是高纯度、低反射率、低热膨胀系数的石英玻璃)和不透光材料(铬层)组成。
    图3.3.5所示为用于确定一个“窗口”所需的,图中黑色的方形为留下的铬层;图3.3.6所示为掩模板基本结构示意图。

 

       

     掩模板由专业掩模制造厂商采用专业制造装备经过基板处理、铬层溅射、涂覆光刻胶、电子束(或激光)图形转移、显影、刻蚀、去除光刻胶、粘保护膜等一系列精密、复杂的工艺过程制造而成。由于现代半导体工艺越来越精密,对掩模板的要求越来越高,一款复杂集成电路的掩模板的造价,可能比一辆高级车还要昂贵。

    2.流片与多项目晶圆
    1)流片
    流片顾名思义是通过一系列工艺步骤在流水线上制造芯片,是集成电路设计过程中的最后阶段必经的一个过程。在集成电路设计领域,“流片”指的是“试生产”,就是说设计完电路以后,先生产几片、几十片,供验证工艺和测试用。流片的英文为tapeout,是因为早期设计师们使用磁带机记录设计数据,并将磁带交给代工厂进行实物生产,该名词因此而被沿用下来。
    当一个集成电路设计完成后,除了设计过程必须进行各种仿真及检查之外,为了测试集成电路设计是否成功,必须进行流片,即从一个电路图到一块物理芯片,检验每一个工艺步骤是否可行,检验电路是否具备我们所要的性能和功能。如果流片成功,就可以大规模地制造芯片;反之,就需要找出其中的原因,并进行相应的修改和优化设计。
    2)乡项目晶圆
    由于流片的过程就是实际芯片制造的全过程,在这个过程中,就芯片的数量而言,通常的工程流片,在一片晶圆片上只有一种集成电路设计项目,而一次工程流片至少需要6~12片晶圆,制造出的芯片数量将达到上千颗,远多于原型设计阶段实验、测试所需的
数量。如果设计有缺欠甚至不成功,则所有的芯片全部报废;就流片的费用而言,每一次从设计到样片的转变都伴随着高昂的流片费用的发生。这使得集成电路研制开发阶段的费用变成一种风险很大的投入。这种工程流片的高昂费用和实际设计的多次反复之间的矛盾,严重阻碍了集成电路的发展。
    多项目晶圆的出现为解决这一矛盾提供了一种有效的方式。
    多项目晶圆(multi project wafer, MPW)就是将多个具有相同工艺的集成电路设计放在同一个晶圆片上流片。流片后,每个设计品种可以得到数十片芯片样品,这一数量对于设计开发阶段的实验、测试已经足够。而实验费用就由所有参加MPW的项目按照芯片面积分摊。实际成本仅为原来的5%~10%,极地降低了集成电路研发阶段的费用门槛,也为集成电路设计师的大胆创新提供了一个比较宽松的设计环境,有效地推动了集成电路设计的发展。    JRC4558


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