半導(dǎo)體生產(chǎn)流程

所謂的半導(dǎo)體，是指在某些情況下，能夠?qū)娏鳎谀承l件下，又具有絕緣體效用的物質(zhì)；而至于所謂的IC，則是指在一半導(dǎo)體基板上，利用氧化、蝕刻、擴(kuò)散等方法，將眾多電子電路組成各式二極管、晶體管等電子組件，作在一微小面積上，以完成某一特定邏輯功能（例如：AND、OR、NAND等），進(jìn)而達(dá)成預(yù)先設(shè)定好的電路功能。自1947年12月23日**個(gè)晶體管在美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室(BellLab)被發(fā)明出來，結(jié)束了真空管的時(shí)代，到1958年TI開發(fā)出全球**顆IC成功，又意謂宣告晶體管的時(shí)代結(jié)束，IC的時(shí)代正式開始。從此開始各式IC不斷被開發(fā)出來，集積度也不斷提升。從小型集成電路（SSI），每顆IC包含10顆晶體管的時(shí)代；一路發(fā)展MSI、LSI、VLSI、ULSI；再到今天，短短50年時(shí)間，包含千萬個(gè)以上晶體管的集成電路已經(jīng)被大量生產(chǎn)，并應(yīng)用到我們的生活的各領(lǐng)域中來，為我們的生活帶來飛速的發(fā)展。不能想象離開半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)我們的生活將會(huì)怎樣，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r已成為一個(gè)國家的技術(shù)狀況的重要指針，電子技術(shù)也成為一個(gè)國家提高國防能力的重要途徑。
半導(dǎo)產(chǎn)品類別
目前的半導(dǎo)體產(chǎn)品可分為集成電路、分離式組件、光電半導(dǎo)體等三種。
集成電路(IC)，是將一電路設(shè)計(jì)，包括線路及電子組件，做在一片硅芯片上，使其具有處理信息的功能，有體積小、處理信息功能強(qiáng)的特性。依功能可將IC分為四類產(chǎn)品：內(nèi)存IC、微組件、邏輯IC、模擬IC。
分離式半導(dǎo)體組件，指一般電路設(shè)計(jì)中與半導(dǎo)體有關(guān)的組件。常見的分離式半導(dǎo)體組件有晶體管、二極管、閘流體等。
光電式半導(dǎo)體，指利用半導(dǎo)體中電子與光子的轉(zhuǎn)換效應(yīng)所設(shè)計(jì)出之材料與組件。主要產(chǎn)品包括發(fā)光組件、受光組件、復(fù)合組件和光伏特組件等。

IC產(chǎn)品介紹
IC產(chǎn)品可分為四個(gè)種類，這些產(chǎn)品可細(xì)分為許多子產(chǎn)品，分述如下：
內(nèi)存IC：顧名思義，內(nèi)存IC是用來儲(chǔ)存資料的組件，通常用在計(jì)算機(jī)、電視游樂器、電子詞典上。依照其資料的持久性(電源關(guān)閉后資料是否消失)可再分為揮發(fā)性、非揮發(fā)性內(nèi)存；揮發(fā)性內(nèi)存包括DRAM、SRAM，非揮發(fā)性內(nèi)存則大致分為MaskROM、EPROM、EEPROM、FlashMemory四種。
微組件IC：指有特殊的資料運(yùn)算處理功能的組件；有三種主要產(chǎn)品：微處理器指微電子計(jì)算器中的操作數(shù)件，如計(jì)算機(jī)的CPU；微控制器是計(jì)算機(jī)中主機(jī)與接口中的控制系統(tǒng)，如聲卡、影視卡...等的控制組件；數(shù)字訊號(hào)處理IC可將模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字訊號(hào)，通常用于語音及通訊系統(tǒng)。
模擬IC：低復(fù)雜性、應(yīng)用面積大、整合性低、流通性高是此類產(chǎn)品的特色，通常用來作為語言及音樂IC、電源管理與處理的組件。
邏輯IC：為了特殊信息處理功能(不同于其它IC用在某些固定的范疇)而設(shè)計(jì)的IC，目前較常用在電子相機(jī)、3DGame、
IC產(chǎn)業(yè)
　　IC的制造可由上游至下游分為三種工業(yè)，一是與IC的制造有直接關(guān)系的工業(yè)、包括晶圓制造業(yè)、IC制造業(yè)、IC封裝業(yè)；二是輔助IC制造的工業(yè)，包括IC設(shè)計(jì)、光罩制造、IC測(cè)試、化學(xué)品、導(dǎo)線架工業(yè)；三是提供IC制造支持的產(chǎn)業(yè)，如設(shè)備、儀器、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具工業(yè)...等。

IC（集成電路）制作過程簡(jiǎn)介
集成電路的生產(chǎn)過程極其復(fù)雜，習(xí)慣上將其分為前置作業(yè)，電路的制作，晶圓及晶粒測(cè)試和后段的封裝測(cè)試等。因?yàn)?span lang="EN-US">IC是由很多的電路集合而成的，而這些電路組件和線路是以晶圓為基礎(chǔ)并以層狀分布的，制造過程也是一層層的建造出來的，類似于建樓房的過程。

其中前置作業(yè)類似于樓房的設(shè)計(jì)和建造地基，包括電路的設(shè)計(jì)、光罩設(shè)計(jì)和晶圓的制作，電路設(shè)計(jì)即是根據(jù)使用的要求設(shè)計(jì)出各層的線路和架夠，光罩設(shè)計(jì)則類似于照像底片，依靠其將設(shè)計(jì)好的電路印到芯片上，而制作硅晶圓就是將硅晶體通過加熱熔化，再用一定的方法拉成晶棒，并切片、研磨成符合要求的芯片的過程。
電路制作是在硅片的基礎(chǔ)上制成一層層的電路的過程，因?yàn)榫€路極其細(xì)微，其制造過程也就有很高的難度，生產(chǎn)上是使用類似照相技術(shù)的報(bào)光，顯影，蝕刻，沖洗的方法來實(shí)現(xiàn)的（下面將做詳細(xì)的介紹）。晶圓及晶粒測(cè)試是對(duì)各制造流程的結(jié)果的測(cè)試，目的是對(duì)各流程有很好的控制，并能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的**產(chǎn)品，盡早進(jìn)行修部或剔除，以減少**成本，經(jīng)過各道測(cè)試并*終生產(chǎn)出來的芯片才能進(jìn)入到下一道封裝測(cè)試的過程。封裝和測(cè)試是將功能測(cè)試良好的晶粒切割開，并封裝，拉出聯(lián)線再進(jìn)行**測(cè)試的過程，要經(jīng)過芯片切割，粘晶，焊線，封料，切割/成形，印字，電鍍，及檢驗(yàn)等過程。直到這里，一個(gè)合格的集成電路才算制造完成。
IC制造業(yè)特性
IC制造業(yè)中，有幾個(gè)不同于其它制造業(yè)的特性，分列如下：
機(jī)器的折舊占成本大部分：制造IC所用的機(jī)器設(shè)備價(jià)格高，而且汰舊快，通常采二至四年加速折舊(此為實(shí)際作法；大多數(shù)股市上市說明書則宣稱四至八年平均折舊)，因此機(jī)器折舊的費(fèi)用很高；一般說來，機(jī)器的折舊占制造成本的20%以上。
良率影響產(chǎn)品單位成本：晶圓上可劃分為許多方塊，而一個(gè)IC的線路就都做在這個(gè)方塊上，再送至封裝廠中切割包裝，就可將這些方塊制成一片片的IC；而包裝好經(jīng)測(cè)試可使用的IC占晶圓割下IC總數(shù)的比率稱為良率。
IC的制造過程非常精密，只要在其中一步驟稍有不慎，就會(huì)使IC毀損，而成為不能使用的產(chǎn)品，不像其它制造業(yè)的產(chǎn)品，有制造過程的錯(cuò)誤，大多只會(huì)成為品質(zhì)**的產(chǎn)品，非不能使用的產(chǎn)品；因此IC制造業(yè)的良率要較傳統(tǒng)的工業(yè)制造良率來的低，而且變異大，不論是在品質(zhì)管制及成本控制上都是一大問題；通常IC的制造中，影響良率的原因有兩種：
(a)晶圓的大?。涸诰A上做IC，通常邊緣的部分都因晶圓的圓弧而無法做出完整的方塊；晶圓的直徑愈大，則其圓弧的曲度愈小，邊緣要舍棄的面積占晶圓的比率也就愈小，良率就愈高；因此IC廠都在努力提升自己的制程能在更大的晶圓上做出產(chǎn)品。
(b)線上的管制：集成電路制造是極精密的工業(yè)，且制造環(huán)境特殊(無塵室)；在制造過程中所犯的一個(gè)小過失，影響良率的程度就很大，通常可達(dá)20%以上，因此線上的管制在集成電路制造中是很重要的?！?span lang="EN-US">
制程復(fù)雜影響機(jī)器使用率:IC制造廠中，由于制程重復(fù)且步驟多，若制造排程**，容易造成某些工作站忙線、有些站閑置，而使得機(jī)器設(shè)備無法充分利用；機(jī)器設(shè)備的折舊又是占了IC制造成本中的大部分，若機(jī)器使用率不高，那幺便會(huì)耗費(fèi)大量的折舊成本；充分的利用機(jī)器，是IC制造廠管理中重要的一環(huán)。
晶圓代工
因?yàn)?span lang="EN-US">IC的生產(chǎn)過程復(fù)雜，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的生產(chǎn)線長(zhǎng)，而且生產(chǎn)過程的主要成本是機(jī)臺(tái)的成本，固定成本高，且產(chǎn)品多樣化，批量小，更新速度快，因此很少有廠家能從前到后的整條線生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，而很多廠商都只是加工整個(gè)制程中的一段，再形成供應(yīng)鏈?zhǔn)降慕M合，聯(lián)合制造產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。晶圓代工就是基于此而產(chǎn)生的，這種企業(yè)只負(fù)責(zé)生產(chǎn)不進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此也可以說晶圓代工廠并沒有自己的產(chǎn)品，傳統(tǒng)上講只是指wafer(晶圓)的制作過程，即是在wafer 上做出一層層的電路而現(xiàn)在逐漸延伸出廣義的晶圓代工，其除了原來晶圓制造的功能外，還包括了上游的光罩制作和下游的切割、封裝、測(cè)試等過程，因此一個(gè)IC設(shè)計(jì)企業(yè)只要將自己的設(shè)計(jì)交給晶圓代工廠，便可以得到符合自己要求的IC成品，
半導(dǎo)體生產(chǎn)流程
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