芯片制造是當(dāng)今世界最為復(fù)雜的工藝過(guò)程。這是一個(gè)由眾多頂尖企業(yè)共同完成的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。本文努力將這一工藝過(guò)程做一個(gè)匯總，對(duì)這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程有一個(gè)全面而概括的描述。

半導(dǎo)體制造工藝過(guò)程非常多，據(jù)說(shuō)有幾百甚至幾千個(gè)步驟。這不是夸張的說(shuō)法,一個(gè)百億投資的工廠做的可能也只是其中的一小部分工藝過(guò)程。對(duì)于這么復(fù)雜的工藝，本文將分成五個(gè)大類(lèi)進(jìn)行解說(shuō)：晶圓制造、光刻蝕刻、離子注入、薄膜沉積、封裝測(cè)試。

1、半導(dǎo)體制造工藝 - 晶圓制造(Wafer Manufacturing）

晶圓制造(Wafer Manufacturing）又可分為以下5 個(gè)主要過(guò)程：

（1）拉晶 Crystal Pulling

?  摻雜多晶硅在1400度熔煉

       ?  注入高純氬氣的惰性氣體

?  將單晶硅“種子”放入熔體中，并在“拔出”時(shí)緩慢旋轉(zhuǎn)。

?  單晶錠直徑由溫度和提取速度決定

（3）晶圓研磨、侵蝕（Wafer lapping，etching）

?  切片的晶圓片使用旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)和氧化鋁漿料進(jìn)行機(jī)械研磨，使晶圓片表面平整、平行，減少機(jī)械缺陷。

?  然后在氮化酸/乙酸溶液中蝕刻晶圓，以去除微觀裂紋或表面損傷，然后進(jìn)行一系列高純度RO/DI水浴。

(4) 硅片拋光、清洗 (Wafer polishing and Cleaning)

(5) 晶片外延加工 (Wafer epitaxial processing)

?  外延工藝(EPI)被用來(lái)在高溫下從蒸汽生長(zhǎng)一層單晶硅到單晶硅襯底上。

?  氣相生長(zhǎng)單晶硅層的工藝被稱(chēng)為氣相外延(VPE)。

SiCl4 + 2H2 ?  Si + 4HCl

SiCl4(四氯化硅)

該反應(yīng)是可逆的，即如果加入HCl，硅就會(huì)從晶圓片表面蝕刻出來(lái)。

另一個(gè)生成Si的反應(yīng)是不可逆的:  SiH4  →  Si + 2H2(硅烷)

?  EPI生長(zhǎng)的目的是在襯底上形成具有不同(通常較低)濃度的電活性摻雜劑的層。例如，p型晶圓片上的N型層。

?  約為晶圓片厚度的3%。

?  對(duì)后續(xù)晶體管結(jié)構(gòu)無(wú)污染。

近年大量提及的光刻機(jī)，只是眾多工藝設(shè)備中的一個(gè)。即使是光刻，也有很多的工藝過(guò)程和設(shè)備。

（1）光刻膠涂層 Photoresist coating

（3）圖案轉(zhuǎn)移（曝光）

這里使用光刻機(jī)，將圖案從模板上，投影復(fù)制到芯片層板上。

（2）抗蝕劑剝離

然后光刻膠完全從晶圓上剝離，在晶圓上留下氧化物圖案。

（3）離子注入

?  離子注入改變晶圓片上現(xiàn)有層內(nèi)精確區(qū)域的電特性。

?  離子注入器使用高電流加速器管和轉(zhuǎn)向聚焦磁鐵，用特定摻雜劑的離子轟擊晶圓表面。

?  當(dāng)摻雜化學(xué)物質(zhì)沉積在表面并擴(kuò)散到表面時(shí)，氧化物充當(dāng)屏障。

?  將硅表面加熱到900℃來(lái)進(jìn)行退火，注入的摻雜離子進(jìn)一步擴(kuò)散到硅片中。

4、半導(dǎo)體制造工藝 -  薄膜沉積 (Thin Film Deposition)

（1）氧化硅

當(dāng)硅在氧氣中存在時(shí)，SiO2會(huì)熱生長(zhǎng)。氧氣來(lái)自氧氣或水蒸氣。環(huán)境溫度要求為900 ~ 1200℃。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是

     Si + O2  →  SiO2

     Si +2H2O —> SiO2 + 2H2

選擇性氧化后的硅片表面如下圖所示:

氧氣和水都會(huì)通過(guò)現(xiàn)有的SiO2擴(kuò)散，并與Si結(jié)合形成額外的SiO2。水(蒸汽)比氧氣更容易擴(kuò)散，因此蒸汽的生長(zhǎng)速度要快得多。

氧化物用于提供絕緣和鈍化層，形成晶體管柵極。干氧用于形成柵極和薄氧化層。蒸汽被用來(lái)形成厚厚的氧化層。絕緣氧化層通常在1500nm左右，柵極層通常在200nm到500nm間。

（2）化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition

化學(xué)氣相沉積(CVD)通過(guò)熱分解和/或氣體化合物的反應(yīng)在襯底表面形成薄膜。

?  大氣化學(xué)氣相沉積

?  低壓CVD (LPCVD)

?  等離子增強(qiáng)CVD (PECVD)

SiH4  —>  Si + 2h2 (600℃)

沉積速度 100 - 200 nm /min

可添加磷(磷化氫)、硼(二硼烷)或砷氣體。多晶硅也可以在沉積后用擴(kuò)散氣體摻雜。

ii). 二氧化硅 Dioxide

SiH4 + O2→SiO2 + 2h2  (300 - 500℃)

SiO2用作絕緣體或鈍化層。通常添加磷是為了獲得更好的電子流動(dòng)性能。

iii). 氮化硅 Siicon Nitride

3SiH4 + 4NH3 —> Si3N4 + 12H2

(硅烷)     (氨)         (氮化物)

（3）濺射

目標(biāo)被高能離子如Ar+轟擊，目標(biāo)中的原子將被移動(dòng)并輸送到基材上。

（4）蒸鍍

Al或Au(金)被加熱到蒸發(fā)點(diǎn)，蒸汽將凝結(jié)并形成覆蓋晶圓片表面的薄膜。

下面用一個(gè)案例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明一下光刻、蝕刻，到離子沉積的過(guò)程中，硅片上的電路是如何一步步成型的：

5、半導(dǎo)體制造工藝 - 封裝測(cè)試 (Post-processing)

在最終線路制備完成后，使用自動(dòng)化探針測(cè)試方法測(cè)試晶圓上測(cè)試器件，剔除不良品。

探針測(cè)試后，晶圓片被切成單個(gè)的芯片。

以上就是上海金科對(duì)芯片制造工藝流程詳解希望可以幫助到大家。上海金科過(guò)濾器材有限公司是國(guó)內(nèi)微孔膜過(guò)濾行業(yè)率領(lǐng)者。是1990年由國(guó)家醫(yī)藥管理局立項(xiàng)，經(jīng)國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn),從美國(guó)格爾曼科學(xué)公司（Gelman Sciences Inc）全套引進(jìn)世界先進(jìn)的微孔膜過(guò)濾器制造技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備及質(zhì)量檢測(cè)儀器進(jìn)行生產(chǎn)制造及檢驗(yàn)的高新企業(yè)。

上海過(guò)濾器廠家-空氣濾芯-微孔膜液體濾芯品牌-鹽霧過(guò)濾器-上海金科過(guò)濾器材有限公司