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秒懂半導(dǎo)體（芯片）制造工藝流程

技術(shù)交流|Technology Exchange|

2023-10-11 20:04:33 998

半導(dǎo)體行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱性行業(yè)之一，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。它在現(xiàn)代社會中扮演著至關(guān)重要的角色，支撐著經(jīng)濟社會的發(fā)展，并保障*安全。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度往往被視為衡量一個*科技發(fā)展水平的核心指標(biāo)之一。因此，各國都高度重視和鼓勵這個行業(yè)的發(fā)展。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包含芯片設(shè)計、晶圓制造和封裝測試三大核心環(huán)節(jié)。在芯片設(shè)計階段，工程師們根據(jù)需求設(shè)計芯片的電路結(jié)構(gòu)和功能。晶圓制造是將設(shè)計好的電路圖案轉(zhuǎn)移到硅晶圓上的過程，需要運用精密的加工和薄片切割工藝。封裝測試階段則是將晶圓制造好的芯片進行封裝，以及對芯片進行各種性能和可靠性測試。

除了核心環(huán)節(jié)外，還有為晶圓制造和封裝測試環(huán)節(jié)提供所需材料和專業(yè)設(shè)備的支撐產(chǎn)業(yè)鏈。這些產(chǎn)業(yè)鏈相互依存、相輔相成，共同構(gòu)成了完整的半導(dǎo)體行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

對于大多數(shù)人來說，半導(dǎo)體行業(yè)高大尚，深奧難懂。其代表了人類最先進的制造科技技術(shù)，那么筆者以圖文形式，讓大家秒懂秒懂半導(dǎo)體（芯片）制造工藝的核心流程。圖文主要介紹半導(dǎo)體（芯片）加工的重要工站。

清潔晶圓

目前晶圓清洗技術(shù)大致可分為濕式與干式兩大類，目前仍以濕式清洗法為主流。

1.?濕式清洗技術(shù)?濕式清洗技術(shù)，是以液狀酸堿溶劑與去離子水之混合物清洗晶圓表面，隨后加以潤濕再干燥的程序。大體分為以下兩種：(1)?濕式化學(xué)清洗 (2)?濕式程序中清除微粒的技術(shù)

2.?干式表面清洗技術(shù)?干式晶圓清除技術(shù)而言，去除的方式主要有三：?(a)將污染物轉(zhuǎn)換成揮發(fā)性化合物。?(b)利用動量使污染物直接揚起而去除。?(c)應(yīng)用加速離子，使污染物破碎。大體分為以下兩種：(1)?干式表面污染物清除技術(shù)?(2)?干式表面微粒清除技術(shù)

清潔晶圓

光刻

光刻工藝主要步驟：

光刻工藝流程

1. 基片前處理為確保光刻膠能和晶圓表面很好粘貼，形成平滑且結(jié)合得很好的膜，必須進行表面準(zhǔn)備，保持表面干燥且干凈，

2. 涂光刻膠涂膠的目標(biāo)是在晶圓表面建立薄的、均勻的，并且沒有缺陷的光刻膠膜。

3. 前烘(軟烘焙)前烘的目的是去除膠層內(nèi)的溶劑，提高光刻膠與襯底的粘附力及膠膜的機械擦傷能力。4. 對準(zhǔn)和曝光(A＆E) 保證器件和電路正常工作的決定性因素是圖形的準(zhǔn)確對準(zhǔn)，以及光刻膠上精確的圖形尺寸的形成。所以，涂好光刻膠后，*步是把所需圖形在晶圓表面上準(zhǔn)確定位或?qū)?zhǔn)。第二步是通過曝光將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠涂層上。

5. 顯影顯影是指把掩膜版圖案復(fù)制到光刻膠上。

6. 后烘(堅膜)經(jīng)顯影以后的膠膜發(fā)生了軟化、膨脹，膠膜與硅片表面粘附力下降。為了保證下一道刻蝕工序能順利進行，使光刻膠和晶圓表面更好地粘結(jié)，必須繼續(xù)蒸發(fā)溶劑以固化光刻膠。

7. 刻蝕刻蝕是通過光刻膠暴露區(qū)域來去掉晶圓最表層的工藝，主要目標(biāo)是將光刻掩膜版上的圖案精確地轉(zhuǎn)移到晶圓表面。

8. 去除光刻膠刻蝕之后，圖案成為晶圓最表層*的一部分。作為刻蝕阻擋層的光刻膠層不再需要了，必須從表面去掉。

離子注入

離子植入技術(shù)可將摻質(zhì)以離子型態(tài)植入半導(dǎo)體組件的特定區(qū)域上，以獲得精確的電子特性。這些離子必須先被加速至具有足夠能量與速度，以穿透（植入）薄膜，到達(dá)預(yù)定的植入深度。離子植入制程可對植入?yún)^(qū)內(nèi)的摻質(zhì)濃度加以精密控制。基本上，此摻質(zhì)濃度（劑量）系由離子束電流（離子束內(nèi)之總離子數(shù)）與掃瞄率（晶圓通過離子束之次數(shù)）來控制，而離子植入之深度則由離子束能量之大小來決定。

簡單說，就是將所注入的氣體離子化成為帶正電荷的離子束。對離子束用磁場進行篩選后，得到所需要的注入離子，再加速撞擊到注入表面，達(dá)到注入離子的目的。在這過程中，需要控制好真空度，一般需要超高真空。另外，需要控制好加速能量和注入角度，以控制注入的深淺程度。整個系統(tǒng)需要有精確的電流測量和計算，精密的機械運動控制。因此，離子注入系統(tǒng)是集機械，真空，電子測量，計算機控制，高速數(shù)據(jù)采集和通訊等一體的復(fù)雜精密控制系統(tǒng)。

離子注入

蝕刻

蝕刻bai(etching)是將材料使用化學(xué)反應(yīng)或物理撞擊作用du而移除的技術(shù)zhi。蝕刻dao技術(shù)可以分為濕蝕刻(wet etching)和干蝕刻(dry etching)兩類。濕蝕刻就是利用合適的化學(xué)溶液腐蝕去除材質(zhì)上未被光阻覆蓋（感光膜）的部分，達(dá)到一定的雕刻深度。蝕刻精度高，則可以完成精度要求更高的精細(xì)零件的加工，擴大蝕刻應(yīng)用的范圍。目前已經(jīng)使用的蝕刻液類型有六種類型：酸性氯化銅、堿性氯化銅、氯化鐵、過硫酸銨、硫酸/鉻酸、硫酸/雙氧水蝕刻液。

蝕刻

晶圓切割

晶體硅在加工出來之后，bai為了方便光du雕設(shè)備，所以有zhi一定的規(guī)格，一般是盤狀dao的，很大一片；成品芯片的面積很小（例如CPU的芯片面積差不多和小拇指的指甲那么大，CPU算是我見到最大的芯片了），光雕是批量的，一大塊上全部雕好之后，就需要一塊一塊切下來，然后繼續(xù)加工，然后測試，封裝，包裝等等.....

晶圓切割

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