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芯片制造全工藝流程詳情,芯片制造工藝流程

云知道制造

都說(shuō)半導(dǎo)體制造工藝復(fù)雜，但具體的芯片生產(chǎn)流程是怎樣的？
【芯片制造全工藝流程詳情,芯片制造工藝流程】

芯片制造全工藝流程詳情,芯片制造工藝流程


數(shù)碼科技半導(dǎo)體，風(fēng)土人文和地理 。大家好我是涉獵領(lǐng)域較為寬泛的一大木~集成電路制造本人最近剛參加一次完整的流片過(guò)程，具體可以做出以下回答 。一、工藝原理：氧化、擴(kuò)散、光刻、金屬化等集成電路的制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及到很多的步驟、工藝等 。從硅原材料到芯片成品的過(guò)程大致符合以下流程 。而本次介紹主要側(cè)重于制造的過(guò)程，故略去封裝和測(cè)試等環(huán)節(jié)的介紹 。
晶圓的制作首先要從沙子里提純得到多晶硅，然后經(jīng)過(guò)拉單晶切片磨片拋光外延等步驟，這些步驟的話我具體沒(méi)有參與過(guò)，我從我所參與的流程開(kāi)始具體詳細(xì)介紹 。氧化第一個(gè)程序是氧化，我所控制氧化晶圓的設(shè)備，下圖所示的樣子 。這里展開(kāi)篇幅敘述一下氧化工藝的原理：氧化的目的是為了在硅片上長(zhǎng)一層二氧化硅層以保護(hù)硅片表面、器件隔離、屏蔽摻雜、形成電介質(zhì)層等 。
具體種類包括干氧氧化、濕氧氧化、水汽氧化、摻氯氧化和高壓氧化等 。本次實(shí)習(xí)所采用的為濕氧工藝，從機(jī)器上也可觀察到 。所以重點(diǎn)介紹濕氧工藝 。濕氧工藝是指氧氣中帶著一定量的水汽，水汽要加熱到95攝氏度 。涉及到的化學(xué)方程為：濕氧氧化的氧化速率介于干氧氧化和水汽氧化之間，氧化層質(zhì)量也介于二者之間 。濕氧氧化工藝要有水汽產(chǎn)生裝置，一般都是氫氧合成濕氧氧化工藝，要特別注意氫氣和氧氣的流量比，下圖是我當(dāng)時(shí)拍到的氫氣氧氣混合裝置：兩根管道內(nèi)應(yīng)該分別分氧氣和氫氣 。
具體操作的時(shí)候還需要把晶片推到爐子里，操作過(guò)程如下圖所示：氧化工藝就先介紹到這里 。擴(kuò)散接著介紹以下擴(kuò)散，擴(kuò)散是為了改變半導(dǎo)體的電特性，形成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu) 。將所需的雜質(zhì)，比如三族或五族元素，以一定的方式摻入到半導(dǎo)體基片規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，并達(dá)到規(guī)定的數(shù)量和符合要求的分布 。擴(kuò)散法和離子注入法均能達(dá)到目的 。以下是兩種擴(kuò)散爐 。
關(guān)于擴(kuò)散，就是將摻雜氣體導(dǎo)入放有硅片的高溫爐中，從而達(dá)到將雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片內(nèi)的目的 。按照摻雜源的形態(tài)分為固體源擴(kuò)散、液態(tài)源擴(kuò)散、氣態(tài)源擴(kuò)散 。按照擴(kuò)散的形式又可以分為氣相固相液相擴(kuò)散 。按照雜質(zhì)的分布又可以分為恒定表面源擴(kuò)散分布和有限表面源擴(kuò)散分布 。按照擴(kuò)散的機(jī)理可分為間隙式擴(kuò)散和替位式擴(kuò)散 。說(shuō)完擴(kuò)散順便敘述一下離子注入，離子注入相對(duì)于擴(kuò)散來(lái)說(shuō)有很多優(yōu)勢(shì)，注入溫度低，精確且可獨(dú)立控制濃度分布和結(jié)深，摻雜的均勻性和重復(fù)性好，注入離子純度高，能量單一，橫向擴(kuò)散小，不受固溶度的限制 。
下圖為離子注入原理圖：當(dāng)然隨之而來(lái)的也會(huì)有些缺點(diǎn)，損傷較多，工藝多了退火的步驟，成本也高 。它的原理是先給注入離子一定的能量，然后轟擊靶材料進(jìn)入摻雜區(qū)域 。然而注入離子的分布是比較復(fù)雜的，不服從嚴(yán)格的高斯分布 。注入離子分布圖如下圖所示：光刻然后介紹光刻工藝 。可以說(shuō)光刻是整個(gè)流程的重要環(huán)節(jié) 。通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上 。
光刻三要素即光刻機(jī)、光刻版和光刻膠是光刻步驟必不可少 。光刻機(jī)：Lithography Tool，目前來(lái)說(shuō)ASML的光刻機(jī)是前沿 。荷蘭的這家公司并不具備將其售給中國(guó)的權(quán)利，很可笑，這都是瓦森納協(xié)定的限制，限制中國(guó)的發(fā)展 。其實(shí)當(dāng)年日本的佳能和尼康的光刻機(jī)技術(shù)是世界領(lǐng)先水平，當(dāng)時(shí)ASML只是個(gè)弟弟，后來(lái)佳能和尼康受到的美利堅(jiān)的多方干擾，美國(guó)意在通過(guò)打壓別國(guó)的光刻機(jī)技術(shù)想要使自己的光刻機(jī)技術(shù)成為領(lǐng)先水平，不料ASML和臺(tái)積電合伙研制出了浸潤(rùn)式光刻，直接翻身農(nóng)奴把歌唱 。

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