芯片制造工藝與芯片測(cè)試教學(xué)文稿

芯片制造工藝與芯片測(cè)試半導(dǎo)體圓柱單晶硅的生長(zhǎng)過(guò)程制備Wafer2/7/20232二、Wafer加工過(guò)程2/7/20233光刻

Photolithography2/7/202341.Waferprepare,deepNwelllithoandimpl.DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程2/7/20235DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程2.Padoxide,nitridedeposit,diffusionlitho,trenchetch2/7/20236DeepNwell3.Trenchoxide,litho,etchandCMP;Nitrideremoveandsacoxide二、Wafer加工過(guò)程2/7/20237DeepNwell4.Pwelllitho,impl.,VTNimpl.二、Wafer加工過(guò)程2/7/20238DeepNwell5.Nwelllitho,impl.;VTPphoto,impl.二、Wafer加工過(guò)程2/7/20239DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程6.Sacoxideremove,gate1oxideandlitho,gate2oxide2/7/202310DeepNwell7.Polydeposit,litho,andetch;NLDDphotoandimpl.;PLDDphotoandimpl.;Spacerdep.andetch二、Wafer加工過(guò)程2/7/202311DeepNwell8.N+S/Dphotoandimpl.;P+S/Dphotoandimpl.二、Wafer加工過(guò)程2/7/202312DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程9.RPOdeposit,photoandetch;Salicideformation2/7/202313DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程10.ILDdep.andCMP2/7/202314DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程11.Contphotoandetch;Wdep.andCMP2/7/202315DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程12.Met1dep.,photoandetch2/7/202316DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程13.Via1,Met2,Via2,Met3,Via3,Met4,CTM4,Via4,TME2/7/202317DeepNwell二、Wafer加工過(guò)程14.Passivationdep.,photo,andetch;Alloy2/7/2023182/7/202319

封裝流程三、IC封裝過(guò)程2/7/202320

BACKGRINDING晶圓背面研磨WAFER…WAFERTRUCKTABLEGRINDINGWHEEL三、IC封裝過(guò)程2/7/202321WAFER

WAFERSAW晶圓切割WAFERMOUNTBLUETAPEDIESAWLADE劃片三、IC封裝過(guò)程2/7/202322DieBond(DieAttach)上片BONDHEADEPOXYSUBSTRATEEPOXYCURE(DIEBONDCURE)三、IC封裝過(guò)程2/7/202323WireBond

GOLDWIRECAPILLARYDIEPADFINGER(INNERLEAD)三、IC封裝過(guò)程2/7/202324CompoundMoldchaseMoldingGateinsertRunnerTopcullblockCavityTopchaseAirventCompound

Pot

PlungerSubstrate

BottomcullblockBottomchase三、IC封裝過(guò)程2/7/202325MarkingINKMARKLASERMARKSPREADTRUMSample20JUNSPREADTRUMSample20JUNSPREADTRUMSample20JUNSPREADTRUMSample20JUN三、IC封裝過(guò)程2/7/202326BallAttachFLUXFLUXPRINTINGBALLATTACHTOOLBALLATTACHVACUUMSOLDERBALLREFLOW三、IC封裝過(guò)程2/7/202327PUNCHSingulationROUTERSPREADTRUMSample20JUN

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SAWSINGULATION三、IC封裝過(guò)程2/7/202328封裝種類DIP雙列直插SIP單列直插PQFP塑料方型扁平式封裝BGA球柵陣列封裝

PGA針柵陣列封裝CSP芯片尺寸封裝MCM多芯片封裝2/7/2023292/7/202330四、IC的測(cè)試TESTOBJECTIVES測(cè)試目的分類DesignVerification設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試ProductionTests大生產(chǎn)測(cè)試CharacterizationTests特性分析測(cè)試FailureAnalysisTests失效分析測(cè)試TESTINGSTAGES測(cè)試階段分類WaferSortTesting晶園測(cè)試(中測(cè))PackageDeviceTesting成品測(cè)試IncomingInspectionTesting入廠篩選測(cè)試TESTITEMS測(cè)試內(nèi)容分類Per-PinTesting管腳測(cè)試ParametricTesting參數(shù)測(cè)試FunctionalTesting功能測(cè)試2/7/202331WaferProcessWaferTestBox&ShipFinalTestBurnInPackageAssemblyEconomicGateTesterFaultCoveragevs.costWaferTestvs.FinalTestQualityGateTesterFaultCoveragevs.EscapecostPackagecostProcessYield2/7/202332測(cè)試程序開(kāi)發(fā)流程DeviceandTestSpecificationsDefinepinmap,testphilosophy,conditionsSelectATEandrequiredconfigDevelopDIBandinterfaceCreatetestwaveforms,testpatterns,clock/timingsolutions,

testprocedures,simulateoff-lineOn-TesterdebugRepeatability,correlation,andtesttimeoptimizationTestprogramreleasetoProduction?2/7/202333芯片工藝過(guò)程小節(jié)從硅片到芯片要經(jīng)過(guò)一系列的氧化、光刻、擴(kuò)散、離子注入、生長(zhǎng)多晶硅、淀積氧化層、淀積金屬層等等50－100到工序硅片經(jīng)過(guò)一次次物理、化學(xué)過(guò)程，受到一張張掩模的約束，在硅表明形成了一個(gè)個(gè)電子器件及連線，由此構(gòu)成邏輯單元乃至整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱硅表面加工工藝芯片制造過(guò)程首先要得到的是硅表面加工工藝需要的掩模掩模制造過(guò)程是集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)中成本最高的環(huán)節(jié)2/7/202334芯片工藝過(guò)程小節(jié)加工工藝WafferMaskset0.18um1P6M$1600$180K0.16um1P6M$1700$260K0.152um1P6M$1800$270K90nm1P7M$6000$870K65nm1P7M$7500$1500K2/7/202335思考全面的功能驗(yàn)證、Timing分析趨近100％的測(cè)試覆蓋如何保證數(shù)以千萬(wàn)的晶體管能如期協(xié)調(diào)工作？如何確保交給用戶的成品都是合格的？2/7/202336芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)1 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法學(xué)2基于語(yǔ)言描述語(yǔ)言的設(shè)計(jì)流程2/7/202337什么是方法學(xué)？MethodologyScienceofstudyofmethodsSetsofmethodsused(indoingsth)方法學(xué)是關(guān)于方法的科學(xué)方法學(xué)是做某事的一系列方法有別于憑經(jīng)驗(yàn)靠感覺(jué)，方法學(xué)講究建立模型推演、以精確的定量的數(shù)學(xué)方法分析2/7/202338什么是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法學(xué)？數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法學(xué)設(shè)計(jì)流程方法學(xué)設(shè)計(jì)工具方法學(xué)硬件實(shí)現(xiàn)方法學(xué)2/7/202339數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程方法學(xué)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)電路級(jí)設(shè)計(jì)物理級(jí)設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證成品測(cè)試2/7/202340系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)功能定義系統(tǒng)模塊劃分、使用那些IP確定設(shè)計(jì)流程、驗(yàn)證方法、測(cè)試方法系統(tǒng)類型簡(jiǎn)單分類任務(wù)管理數(shù)據(jù)處理數(shù)學(xué)運(yùn)算借助C、SystemC、Verilog、VHDL仿真在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，關(guān)心的是功能、性能和效率2/7/202341寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)安排寄存器設(shè)計(jì)功能邏輯設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)把模塊功能分解到每個(gè)節(jié)拍把算法轉(zhuǎn)換到電路實(shí)現(xiàn)借助硬件描述語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)，并仿真、調(diào)試在寄存器傳輸級(jí)階段，更關(guān)心的是時(shí)序和具體運(yùn)算2/7/202342電路級(jí)設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)工具綜合產(chǎn)生綜合過(guò)程考慮的實(shí)際因素庫(kù)單元的選擇、映射元件、連線的物理延遲元件的驅(qū)動(dòng)能力及功耗綜合的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)階段與工藝無(wú)關(guān)、容易復(fù)用芯片面積、速度自動(dòng)折中，產(chǎn)品性價(jià)比高易修改、易維護(hù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力大大提高在電路級(jí)設(shè)計(jì)，更關(guān)心的是面積和功耗2/7/202343物理級(jí)設(shè)計(jì)自動(dòng)、人工交互布局、布線DRC設(shè)計(jì)規(guī)則檢查ERC電路規(guī)則檢查電路參數(shù)提取產(chǎn)生最終的版圖數(shù)據(jù)在物理級(jí)設(shè)計(jì)，更關(guān)心的是延遲對(duì)功能、性能的影響2/7/202344仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)階段的仿真驗(yàn)證驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，找出描述錯(cuò)誤，細(xì)化硬件時(shí)序綜合后的仿真驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)在綜合過(guò)程中由于實(shí)際延遲引起的功能錯(cuò)誤布局布線后的仿真驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)綜合產(chǎn)生的電路網(wǎng)表在布局布線后由于實(shí)際延遲引起的功能錯(cuò)誤2/7/202345設(shè)計(jì)工具方法學(xué)仿真方法學(xué)

功能仿真、邏輯仿真、開(kāi)關(guān)級(jí)仿真、電路級(jí)仿真綜合方法學(xué)綜合考慮各種因素，自動(dòng)生成硬件電路的方法時(shí)序分析方法學(xué)物理參數(shù)提取，靜態(tài)時(shí)序分析方法，噪聲分析故障測(cè)試方法學(xué)故障模型，可測(cè)試性分析，測(cè)試矢量生成，測(cè)試電路自動(dòng)插入物理實(shí)現(xiàn)方法學(xué)ASIC、FPGA，自動(dòng)布局布線、工藝過(guò)程模擬2/7/202346硬件實(shí)現(xiàn)方法學(xué)硬件算法實(shí)現(xiàn)方法流水線結(jié)構(gòu)、脈動(dòng)結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元IP核復(fù)用軟核、固核、硬核軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟硬件劃分之后，軟硬件同時(shí)開(kāi)發(fā)CPU、BUS、FLASH、RAM標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件仿真模型、開(kāi)發(fā)工具SoC片上系統(tǒng)有了上述的條件，……2/7/202347傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法原理圖設(shè)計(jì)邏輯圖設(shè)計(jì)2/7/202348摩爾定律芯片的集成度，每隔18個(gè)月就翻一番

2/7/202349基于語(yǔ)言描述語(yǔ)言的設(shè)計(jì)流程HDLHDL仿真通過(guò)?HDL綜合功能仿真布局布線TapeoutNetlist通過(guò)?通過(guò)?仿真、靜態(tài)分析nonono2/7/202350芯片產(chǎn)品的關(guān)鍵屬性可靠性——產(chǎn)品的信譽(yù)度可測(cè)性設(shè)計(jì)、Worstcase、Bestcase考慮性能——產(chǎn)品的生命力面積、功耗功能——產(chǎn)品的存在關(guān)鍵技術(shù)的積累2/7/202351設(shè)計(jì)者經(jīng)常面對(duì)的問(wèn)題功能的正確性仿真驗(yàn)證、功能覆蓋率、代碼覆蓋率、一致性檢查Timing的正確性靜態(tài)時(shí)序分析、后仿真測(cè)試覆蓋率DFT更合理、更巧妙面積、功耗、速度2/7/202352思考只有硬件的產(chǎn)品是功能單一的產(chǎn)品必須要有軟件才能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能電視機(jī)vs計(jì)算機(jī)電話機(jī)vs手機(jī)2/7/202353軟件架構(gòu)RTOSDiagnosticsDriversHAL)MN(Call,CB,SS,SMS,GPRS)Layer3Layer1Layer2MultimediaAudio/VideoCallSMSCBSSSPBGame….ATCMIDIMP3MPEG4H.263EnginesDigitalCameraDAL（LCD,KPD,CHR）FS,AUDIO,VIDEO,MultimediaEnginesOSAOtherapplicationMMIKernal/GUI其他應(yīng)用，e.g.wap,java,MMS,etc.2/7/202354文件系統(tǒng)的基本框架圖其他線程用戶接口層文件系統(tǒng)線程消息隊(duì)列文件系統(tǒng)管理層虛擬設(shè)備層物理設(shè)備層用戶接口層提供文件操作API，把相應(yīng)的操作請(qǐng)求發(fā)送給文件系統(tǒng)管理層，完成阻塞或非阻塞調(diào)用該層提供文件系統(tǒng)空間管理，存取控制，讀寫操作。該層作為一個(gè)線程運(yùn)行，處理IO請(qǐng)求該層提供文件系統(tǒng)空間管理，存取控制，讀寫操作。該層作為一個(gè)線程運(yùn)行，處理IO請(qǐng)求該層提供對(duì)實(shí)際的物理設(shè)備安全的讀寫、擦除等操作2/7/202355思考芯片上的軟硬件都齊全了，可以銷售了嗎？用戶如何開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序？用戶拿到芯片后如何使用，遇到問(wèn)題如何解決？周密細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持（FAE）EVB板——公司軟件開(kāi)發(fā)和芯片功能測(cè)試環(huán)境DVB板——提供給用戶的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境2/7/202356總之展訊的產(chǎn)品中凝聚了大量的財(cái)力、物力、人力眾多的智慧、心血、汗水繁冗的工具、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)展訊產(chǎn)品是公司愿景、公司使命、公司價(jià)值觀的具體體現(xiàn)，總之是公司