技术特点

首页 关于我们 产品中心 服务支持 技术特点

产品知识

产品知识 视频中心 新产品发布 下载中心
返回

产品知识

半导体芯片制造工艺流程

2024.02.22

1.从砂子到硅片

所谓“半导体”，是一种导电性能介于“导体”和“绝缘体”之间的物质总称。导体能导电，比如铁铜银等金属，绝缘体不导电，比如橡胶。芯片的制作为什么要用半导体？因为半导体的导电与所加电场方向有关，即它的导电是可以有方向性的。比如，给半导体两端加上正电压，它可能就导电；反之，将它两端所加的电压极性反过来，就不导电。而这种性能，可以做成“电子开关”。我们都听说过“计算机做的都是二进制的0-1运算”，这种运算体现在物理层面就是指“高低电位的变化”，高电位代表1，低电位代表0。高低电位在复杂的电路设计下面可以实现复杂的转化，这样表现出来就好像是计算机在做01运算。半导体的这种电学特性可以设计成电子开关，可以很好实现高低电位的转化。

砂子到硅片需要经过熔炼、切片、研磨、蚀刻、抛光等过程，最终形成一片片的晶圆。在下面的工艺流程中，大致可以分为前端工艺、后端工艺和测封。

制造第一阶段：提炼硅锭

沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25％的硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，这也是半导体制造产业的基础。
             
硅熔炼：12英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅，学名电子级硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。
单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。
制造第二阶段：硅锭切割

硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。


晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。
制造第三阶段：光刻

光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体，类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。

光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说，在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。
光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理器，不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作晶体管等部件。晶体管相当于开关，控制着电流的方向。现在的晶体管已经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。
制造第四阶段：光刻胶的使命

溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩模上的一致。

蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
制造第五阶段：离子注入

光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。

离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂，注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
制造第六阶段：电镀晶圆

晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞，并填充铜，以便和其它晶体管互连。

电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。

铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。

抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。
金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。
制造第七阶段：晶圆测试
             
晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次功能性测试，使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个芯片的内核(Die)。
制造第八阶段：晶圆检测
丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的。
评论：
提 交
相关新闻

碳化硅外延层缺陷简介

2024.01.17

手持式激光焊接机能焊多厚的不锈钢？

 目前市场上大部分的工艺都需要不锈钢材，但是钢材的叠加、拼接都需要焊接技术，所以不锈钢激光焊接机焊接不锈钢板成为了市场大多数人的选择

2022.10.20

如何减少焊接变形的解决方案大全

互喜激光手持焊接工具、平台激光焊接机、机器人焊接工作台、新能源焊接设备-----速度快，效率高值得您拥有！

2022.09.15

手持激光焊接工具适用的金属材质介绍

手持激光焊接工具适用的金属材质有碳钢、不锈钢、合金铝、铝及铝合金、铜及铜合金

2022.07.12

激光手持焊接工具安全使用注意事项您知道多少？

为了确保安全的操作及优化本产品的使用性能，请严格遵守注意事项！

2022.06.27

手持式激光焊接工具多少钱一台？

手持式激光焊接工具的价格根据产品的功率不同，价格也不同，常规的有1000W手持式激光焊接工具、1500W手持激光焊接工具，2000W手持激光焊接工具。

2022.06.24
上一篇 返回列表 下一篇
留言
TOP