電路設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)是制造微芯片的第一步。電路設(shè)計(jì)人員首先會(huì)從設(shè)計(jì)電路的單元功能圖開(kāi)始，如邏輯圖中所示的這樣。這張圖列出的是一些主要功能和相應(yīng)算法操作所需的電路。接下來(lái)，設(shè)計(jì)師將功能圖轉(zhuǎn)換為原理圖(下圖中進(jìn)行了詳細(xì)展示)，在原理圖當(dāng)中，會(huì)顯示各電路元件的數(shù)量和它們之間的相互連接方式。每個(gè)基本的電路組成部分都可以用一個(gè)符號(hào)來(lái)進(jìn)行表示。隨附在原理圖，包含了一些電路的電氣參數(shù)(電壓、電流、電阻等)，以及是否可以使電路正常工作所需要的條件。

第三步，是電路布局階段，這一點(diǎn)是半導(dǎo)體電路所特有的。電路操作取決于許多因素，包括材料電阻率，材料物理學(xué)，以及各個(gè)部件的物理尺寸。零件之間的相對(duì)位置是另一個(gè)因素。所有這些考慮因素都需要進(jìn)行全面的考慮，最終決定了零件、設(shè)備或部件的物理布局和尺寸電路。電路的布局從使用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)開(kāi)始，將每個(gè)電路元件轉(zhuǎn)換成其物理形狀和尺寸。

通過(guò)在CAD的軟件中，通過(guò)構(gòu)建電路圖，完全將我們前期的電路設(shè)計(jì)工作結(jié)合進(jìn)來(lái)。最終在所有子層圖案的共同疊加下，合成在電路表面。這稱為復(fù)合圖(如下圖所示)。合成圖類似于從頂部看多層辦公樓的藍(lán)圖，它展示了所有的樓層。然而，復(fù)合材料比普通材料大很多倍，最終增大了電路的尺寸。

建筑物和半導(dǎo)體電路都是用一次建造一層的方式進(jìn)行的。因此，有必要將復(fù)合繪圖分離到電路中的單個(gè)層各自的布局中去。下圖說(shuō)明了多層和單層結(jié)構(gòu)的一個(gè)簡(jiǎn)單的硅柵MOS晶體管的層圖。

每個(gè)層圖都是數(shù)字化的(數(shù)字化是將層圖映射到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的一種方式)，并繪制在計(jì)算機(jī)化的X-Y標(biāo)繪表上。

十字線和掩模

圖案化過(guò)程用于在晶圓片表面創(chuàng)建所需的層圖。將數(shù)字化的圖案雕刻為晶圓片表面的圖案需要幾個(gè)基本的步驟。對(duì)于光處理，有一個(gè)中間步驟叫做十字線對(duì)準(zhǔn)。十字線對(duì)準(zhǔn)是一種“硬拷貝”，可以使用沉積在玻璃或石英板上的薄層鉻形成相應(yīng)的圖案的方式完成再?gòu)?fù)制(如下圖a所示)。它是使用光掩膜工藝來(lái)具體實(shí)現(xiàn)的。曝光光刻膠的(電子束)發(fā)生器與使用電子束在晶圓上使用的工藝相同。可以直接使用準(zhǔn)星制作圖案的方式或可用于制作光掩模。

掩模可以認(rèn)為是一個(gè)玻璃板，表面有一層薄薄的鉻層形成的。在制作之后，它就是一個(gè)覆蓋著許多電路圖案的副本(如下圖b所示)。它被用來(lái)在整個(gè)晶圓片表面完成一個(gè)圖案轉(zhuǎn)移的過(guò)程。電子束曝光系統(tǒng)可以跳過(guò)劃線或掩模步驟，直接在晶圓片表面曝光。光柵和掩模制作過(guò)程我們將在后續(xù)的章節(jié)中繼續(xù)詳細(xì)介紹。

十字線和掩膜一般可以由內(nèi)部部門自己生產(chǎn)，也可以從外部供應(yīng)商購(gòu)買。每種電路類型都有自己的一組單獨(dú)的掩模。

審核編輯：劉清