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snowolfyou

银虫 (正式写手)

[求助] 请教关于芯片工艺的分类 已有1人参与

请教一下，关于芯片的工艺有哪几类？
1、芯片工艺与芯片功能有什么关系？或者说，某个芯片工艺通常用于哪类功能芯片的设计
2、芯片工艺与制程之间有什么关系？
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snowolfyou

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1楼 2021-02-21 21:11:07
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基极电流

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
你所谓的芯片，就是半导体集成电路。
而你所谓的功能，可以分为数字逻辑集成电路、模拟集成电路、射频器件、光电器件等。
你所谓的工艺，包括半导体材料制备与提纯，拉单晶、切片、抛光、氧化、光刻、扩散、离子注入、外延、蒸铝，等。再经过封装、老化、测试等。
至此，可以回答你的第一个问题。从材料角度说，几乎所有的数字逻辑集成电路，包括CPU，以及绝大多数低频（其实信号频率也不低，只是没到射频而已）模拟集成电路，都是硅材料。所以材料制备是制备超纯硅，拉成直径为十几、二十几英寸的单晶硅柱，然后切成硅片。而射频器件需要电子空穴弛豫时间短的材料，硅可能不太好，三五族化合物半导体如砷化镓就不错。光电器件，特别是发光器件，需要布里渊区内电子能级跃迁时最好直接跃迁，不要有晶格振动（声子）参与，砷化镓也比硅好。为了发出不同波长（颜色）的光，磷化铟、铟镓砷磷、氮化镓，等等材料都会使用。至于一些半导体传感器，因对被检测物理量的不同，也会采用不同的材料，比如硫化锡等。
对于最常用的数字集成电路（当今电子技术，除了前端获取和末端信息表达，绝大多数是数字处理，计算机、通信设备、控制装置等都是数字电路为主）和AD/DA转换、运放等模拟集成电路，一般都采用平面硅集成电路工艺，把切好的硅片进行抛光、氧化、光刻、扩散、离子注入、外延、蒸铝，等。这些工艺有些需要反复多道，才能做成芯片。经过封装测试，才能成为商品芯片。
下面回答你的第二个问题。上面说的平面硅集成电路工艺中，有一道光刻的工艺。这是在硅材料表面制作电子元件MOS管的沟道长度（这是整个芯片中最精细的地方，MOS管的沟道宽度都比长度要大好多）的尺寸。这个尺寸越小，芯片集成度越大，同样面积的硅材料表面可以制作的电子元件数就多，功能就复杂。同时这个尺寸越小，每个元件的速度就越快，制成的芯片处理信号的速度也越快，而且所消耗的电能也越小，而功耗低了，散热问题也容易解决......正是因为光刻工艺在半导体工艺中的核心地位，所以以光刻作为半导体工艺制程。
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西湖太小
2楼2021-02-23 10:09:53
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snowolfyou

银虫 (正式写手)
送红花一朵
谢谢！
您说得工艺是按照芯片制造流程说的，从芯片投产开始到芯片成品出来。
如果换个角度，把芯片的制造过程都包含在内，芯片工艺还有其他的划分方法吗？例如，CMOS工艺、BiMOS工艺等
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3楼2021-02-25 09:19:42
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基极电流

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
3楼: Originally posted by snowolfyou at 2021-02-25 09:19:42
谢谢！
您说得工艺是按照芯片制造流程说的，从芯片投产开始到芯片成品出来。
如果换个角度，把芯片的制造过程都包含在内，芯片工艺还有其他的划分方法吗？例如，CMOS工艺、BiMOS工艺等

分类永远可以从不同的角度去分的。
CMOS工艺是互补型金属氧化物半导体工艺，是P沟道和N沟道的MOS管组成的电路，由于MOS管是电压控制型的元件，这种形式的数字电路静态功耗很低，功耗主要在高低电平转换时发生。所以功耗与信号速率密切相关，而且MOS管只有多子导电，受温度影响较大的少子不参与导电，芯片的温度稳定性相对较好。所以CMOS有很多优势，是目前几乎所有数字集成电路和相当大部分模拟集成电路的电路形式。但是MOS管的跨导（放大能力）较小，电压控制虽然静态功耗小，但不如电流控制的双极型（多子和少子都参与导电）的速度快。所以，有一些数字、模拟混合的集成电路（比如AD或DA转换），它的数字部分用MOS管的电路，模拟部分用双极型（Bi）晶体管的电路，一片芯片里有两种电路元件，能制造这种芯片的工艺就是BiMOS工艺。
无论是MOS管还是双极型晶体管，在制造时都是我上次说的氧化、光刻、扩散、离子注入、外延、蒸铝，等工序。但是因为MOS管是单极型晶体管，只有多子导电，所以扩散掺杂时它的工艺参数与制作有多子、少子两种载流子导电的双极型晶体管时的掺杂工艺在工艺参数（比如扩散炉的温度、扩散时间、扩散源的浓度等等）是不一样的。两种管子的结构也不一样，氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝的步骤也不一样，所以，MOS工艺和BiMOS的工艺是不一样的，不是同一条生产线能同时生产这两种电路。
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西湖太小
4楼2021-02-25 18:29:10
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匿名

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5楼2021-04-08 20:08:11
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