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硅提纯#xff1a; 使用冶金级硅#xff0c;进一步提纯为高纯度硅#xff08;电子级硅#xff09;#xff0c;纯度可达 …半导体制造是一个极其复杂且精密的过程主要涉及将硅片加工成功能强大的芯片。以下是半导体制造的全流程概述 1. 硅材料制备
硅提纯 使用冶金级硅进一步提纯为高纯度硅电子级硅纯度可达 99.9999999%。 单晶硅拉制 通过 CzochralskiCZ法 或 区熔法将纯硅制成单晶硅棒。硅棒的直径、掺杂剂类型N型或P型及阻值由工艺需求决定。 硅晶圆切片和抛光 将单晶硅棒切割成薄片硅晶圆通常为300mm或200mm直径。晶圆经过抛光和清洗形成平整光滑的表面。 2. 光刻与图形定义
光刻胶涂布 在晶圆表面均匀涂布一层光敏材料光刻胶。 光刻曝光 使用光刻机将掩模版Mask/Reticle上的电路图形通过紫外光投射到光刻胶上。不同曝光技术包括深紫外光DUV和极紫外光EUV。 显影 将光刻胶经过显影液处理去除曝光后或未曝光部分形成电路图形的模板。 图形校准 通过精确对准对每层电路进行叠加确保电路图形对齐。 3. 蚀刻
干法蚀刻 使用等离子体刻蚀设备选择性移除未被光刻胶保护的材料。精确控制蚀刻深度和侧壁形状。 湿法蚀刻 用化学溶液溶解特定区域材料适合较大特征尺寸的蚀刻。 4. 离子注入与掺杂
离子注入 通过加速器将掺杂离子如磷、硼等植入硅表面改变材料的导电性。 退火 使用高温退火工艺激活掺杂剂使其进入晶格位置并修复离子注入导致的晶体损伤。 5. 薄膜沉积
化学气相沉积CVD 利用气态化学反应在晶圆表面形成薄膜如二氧化硅、氮化硅等。 物理气相沉积PVD 包括溅射和蒸镀用于金属膜沉积如铝、铜等。 原子层沉积ALD 用于超薄膜沉积厚度控制在纳米级。 6. CMP化学机械抛光
使用化学和机械结合的方法对晶圆表面进行平坦化处理。确保每一层的图形能够精确叠加。 7. 互连布线
介电材料沉积 在晶圆上沉积绝缘层以隔离不同的金属层。 金属布线 使用铜或铝作为导线连接不同的晶体管和电路。通过多层布线技术提升电路复杂度和性能。 过孔Via制作 在不同金属层之间打通电气连接。 8. 封装与测试
晶圆测试 使用探针台测试每个芯片的功能和性能标记不合格芯片。 切割Dicing 将晶圆切割成单个芯片裸片。 芯片封装 将裸片安装在封装基板上焊接引线或通过倒装芯片技术连接。 最终测试 测试封装芯片的功能、电性能和可靠性。 出货 合格芯片进入市场。 9. 其他关键技术
EUV光刻 使用13.5nm波长的极紫外光实现先进工艺节点如7nm、5nm。 FinFET鳍式场效应晶体管 3D晶体管架构提高电流控制能力。 先进封装 如2.5D封装和3D堆叠技术提升芯片性能和密度。 整个半导体制造流程需要极高的精度和洁净度无尘室环境并结合光学、材料科学、化学和电子学等多学科技术。
