3、集成电路制造工艺与封装技术全解析

集成电路制造工艺与封装技术全解析

1. 引言

在实现微电子电路设计时，存在多种制造工艺可供选择。其中，互补金属氧化物半导体（CMOS）技术占据主导地位，相较于其他工艺具有诸多关键优势。常见的制造工艺主要包括以下几种：
- 双极型（Bipolar）
- 互补金属氧化物半导体（CMOS）
- 双极CMOS（BiCMOS）
- 硅锗双极CMOS（SiGe BiCMOS）
- 砷化镓（GaAs）
- 存储器工艺（Memory）

这些制造工艺用于支持特定电路组件的设计和实现，常见的电路组件有晶体管、二极管、电阻、电容和电感等。在数字电路中，晶体管是关键组件；而在模拟和混合信号电路中，除晶体管外，还需要高质量的电阻、电容，甚至可能需要电感。

集成电路芯片（die）通常呈方形或矩形，在晶圆（wafer）上制造。芯片有两个可识别的区域：核心区（core）和周边区（periphery）。核心区包含大部分电路，周边区则包含输入/输出单元和电源单元，这些单元比核心单元大，用于将芯片与封装连接，并提供电气过应力（EOS）保护。芯片机械固定在封装内，并与封装引脚进行电气连接，在选择封装时，需要考虑电气、机械和热等方面的因素。

2. 技术节点

为了满足数字系统更高集成度和更高工作频率的需求，电路组件的几何尺寸不断缩小。这使得每平方毫米芯片面积上可以容纳更多组件，并减少组件之间的互连长度。通常用两个主要指标来表示集成度：
- 最小晶体管栅极长度：由设计者设计的最小晶体管栅极长度（印刷栅极长度），实际制造后会因工艺问题而更小（物理栅极长度）。例如，0.18 µm的CMOS工艺定义的最小印刷MOSFE