1.9.3 芯片制造

芯片制造由各个工序所组成。为了与芯片制造厂用于大批量生产电路芯片的制程（一般称为“生产制程”）相区别，我们把上述从芯片结构技术所得到的制程称为“设计制程”。

“设计制程”与芯片制造厂提供的“生产制程”相比较，若两者相一致，而且给定的工艺参数和电学参数（如杂质分布N_s、栅氧化层厚度T_G-Ox、阈值电压U_T、结深X_j、薄层电阻R_s等）也相同，则芯片制造厂提供的“生产制程”适用于所设计的电路；若两者不一致（对于数字/模拟电路，往往不相同），则制造厂提供的“生产制程”不适用，要重新制定“制程”或以“生产制程”为基础，进行修改、补充及调整。重新制定的“制程”或修改后的“生产制程”都是一种“工程制程”。它要通过工程试验，选择适合的工艺条件、工艺参数及电学参数，来达到适用于所设计电路的制程，这就是设计电路与芯片制造厂的工艺磨合，以便达到“适合制程”，如图1-24所示。

在上述制程进行修改、补充及调整的磨合过程中，要根据设计的电路特性和给定的工艺参数及电学参数（如杂质分布N_s、栅氧化层厚度T_G-Ox、阈值电压U_T、结深X_j、薄层电阻R_s等），提出对各工序工艺参数的要求，试验得到适用于所设计的电路的制程，拟订出具体实施的工艺条件，以保证实现所要求的工艺参数和电学参数。例如，对于P-Well CMOS，重要的工艺参数有P-Well的薄层电阻（R_SPW）与结深X_jPW、源漏扩散的薄层电阻（R_SN+/R_SP+）与结深X_jSD、栅氧化膜厚度T_G-Ox、场区氧化膜厚度T_F-Ox、多晶硅膜厚度T_Poly、多晶硅掺杂薄层电阻R_SN+Poly、MOS管阈值电压U_TN/U_TP、场区阈值电压U_TFN/U_TFP、MOS源漏击穿电压BU_SDN/BU_SDP，以及衬底材料电阻率等参数。

可见，上述芯片的“设计制程”“工程制程”及“适合制程”是把集成电路的设计和它的制程之间的关系进行了密切的结合。如果“适合制程”进一步优化，并达到批量生产和设计电路具有的高性能、高成品率及高可靠性要求，就进入了“生产制程”。

所以，首先根据所要求的设计电路性能和器件结构，进行工艺和器件设计，以满足上述要求。接着，确定采用什么技术进行制造，并为此在生产线上选择必要的材料和制造设备，组成该设计电路的一条生产线。然后，利用该生产线反复进行试制和模拟，直到实现预计的加工尺寸、器件结构和性能为止。之后，定出数百项各工序的工艺条件，制作成相应的工艺和电学参数表。最终，按照此参数表制造集成电路，达到预定的合格率后再进行可靠性评估。评估通过后即可开始集成电路的批量生产。