半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)工藝流程科普！

工藝流程

為了讓大家對(duì)半導(dǎo)體晶圓制造有一個(gè)更具體的認(rèn)識(shí)，我們簡(jiǎn)單描述一下這一整個(gè)工藝流程。

首先芯片代工廠采購(gòu)來(lái)加工設(shè)備，要對(duì)晶圓襯底進(jìn)行數(shù)百上千道工序的加工先完成前道加工，然后交給封測(cè)廠進(jìn)行封裝測(cè)試，出產(chǎn)芯片成品。

為啥芯片的價(jià)格一直都很貴呢，就是因?yàn)檫@個(gè)東西的生產(chǎn)制造都是在非常微觀的層面進(jìn)行的。

很多人覺(jué)得頭發(fā)絲已經(jīng)很細(xì)了，但芯片的加工精度比這細(xì)多了，90nm 的晶體管就與流感病毒大小類(lèi)似，因此所有芯片的生產(chǎn)加工都是在無(wú)塵室中完成的。

一塊晶圓襯底完成全部工藝流程大致需要 2-3 個(gè)月的時(shí)間，其中不包括后道封裝所需要的時(shí)間。一般晶圓廠中的設(shè)備 90%的時(shí)間都在運(yùn)行，剩余時(shí)間用于調(diào)整和維護(hù)。

前道工序由于步驟繁雜，技術(shù)難度大，也是投入資金最多的環(huán)節(jié)。

第一步氧化，在晶圓表面形成一層二氧化硅絕緣層，為光刻做準(zhǔn)備，對(duì)應(yīng)設(shè)備為氧化爐和 LPCVD 薄膜沉積設(shè)備。

第二步勻膠，在晶圓表面滴上光刻膠并均勻涂抹，方便后續(xù)通過(guò)曝光使可溶膠體被去除，在晶圓表面上留下掩模版上的圖形。

第三步曝光，在晶圓上方放置掩模版，使用***對(duì)準(zhǔn)掩模版，進(jìn)行紫外線曝光。光刻膠被紫外線曝光的部分變得可溶解。

第四步顯影，曝光部分的光刻膠通過(guò)專(zhuān)用的顯影液可去除，露出光刻膠下面的氧化層，使得掩模版上的圖形得以順利轉(zhuǎn)移。

第五步刻蝕，使用腐蝕性液體將暴露的氧化層刻蝕下去，或者用等離子體轟擊晶圓表面，將光刻膠上的圖案進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到氧化層上。

第六步沉積，再沉積一層二氧化硅使晶體管之間絕緣，之后沉積一層多晶硅薄膜用于制作柵極，重復(fù)涂膠，光刻，顯影，刻蝕的步驟，目的是制作介質(zhì)層。

第七步研磨，每一層構(gòu)筑完成后，用化學(xué)腐蝕和機(jī)器研磨相結(jié)合的方式，使晶圓表面平整。

第八步離子注入，將 P 型或者 N 型雜質(zhì)轟進(jìn)剛剛刻蝕出來(lái)的半導(dǎo)體晶格中，改變半導(dǎo)體載流子濃度以及導(dǎo)電類(lèi)型。

第九步退火，離子注入后也會(huì)產(chǎn)生一些晶格缺陷，退火是將離子注入后的半導(dǎo)體放在一定溫度下進(jìn)行加熱，使得注入的粒子擴(kuò)散，恢復(fù)晶體結(jié)構(gòu)，修復(fù)缺陷，激活所需要的電學(xué)特性。

以上步驟將重復(fù)循環(huán) N 次，清洗工序貫穿始終，直到一個(gè)完整的集成電路被制作出來(lái)。下面我再簡(jiǎn)單介紹下每一道工藝對(duì)應(yīng)的設(shè)備提供商。

審核編輯 ：李倩