完全定制IC设计与制造流程详解

本文将详细探讨集成电路（IC）设计与制造流程，包括完全定制的IC设计流程、IC制造过程概述以及光刻工艺。 在集成电路设计领域，尤其是IC LAYOUT，全程定制设计流程（Fully Custom IC Design Flow）是关键的一环。这一流程包括 Parasitic Extraction (PEX)，用于提取电路中的寄生参数；电路预模拟（Circuit pre-simulation），通过工具如HSPICE来验证设计的初步功能和性能；布局设计（Layout），如使用Laker进行物理布局；设计规则检查（DRC）和Layout vs Schematic (LVS)，这两者都是通过Calibre这样的工具来确保布局与电路原理图的一致性；以及电路后模拟（Circuit post-simulation），再次用HSPICE验证电路在实际布局后的行为。电路原理图的创建通常使用Composer等工具。 在IC制造过程中，概述了从硅片（Wafer）到芯片的转化，硅片直径通常在200至300毫米之间，厚度约为0.35至1.25毫米。制造步骤大约包含20至30步，包括布局设计、掩模制作、化学处理和物理加工等，涉及氧化、蚀刻、离子注入、扩散以及化学气相沉积等工艺。 IC的光刻工艺是制造流程中的重要部分，主要步骤包括：将要图案化的材料涂覆在硅片上，通过旋转涂布正型光刻胶；利用紫外光通过玻璃掩模对光刻胶进行曝光；随后通过特定的蚀刻步骤去除不需要的材料；最后洗掉光刻胶，形成所需的图案。这一过程对精度要求极高，影响着最终芯片的性能。 CMOS工艺的基板过程流程展示了半导体器件的微观结构，例如NMOS过程步骤涉及活性区的形成，多晶硅栅极的沉积，氧化层的生长，源漏区的扩散以及金属互连的形成等。 IC设计与制造是一个复杂而精密的过程，涵盖了从电路设计到物理实现的多个阶段，并且涉及到多种技术和工具的综合应用。这些步骤和工艺对于确保集成电路的高性能、低功耗和高可靠性至关重要。