半导体制造涉及复杂且精细的工艺流程,其核心步骤通常被归纳为以下八大工艺,这些步骤按照工艺流程的先后顺序排列如下:
一、晶圆加工(或晶圆制备)
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提纯硅材料
通过化学气相提拉法(Czochralski法)将二氧化硅砂转化为高纯度电子级硅(EG-Si),形成单晶硅锭。
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切割成晶圆
使用金刚石锯将硅锭切割成直径为150mm、200mm或300mm的圆盘状晶圆,厚度从几微米到几十微米不等。
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表面抛光
通过化学刻蚀和研磨工艺去除**晶圆表面的瑕疵,形成镜面般的光洁表面,为后续工艺奠定基础。
二、氧化工艺
在晶圆表面沉积二氧化硅(SiO₂)保护层,防止后续工艺对基片的腐蚀。氧化方法分为干法(纯氧高温反应)和湿法(氧气+水蒸气反应),厚度通常在几十纳米到微米级别。
三、光刻工艺
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涂覆光刻胶
在晶圆表面均匀涂覆光刻胶,并通过掩模和紫外线曝光形成所需图案。
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显影与刻蚀
曝光后的光刻胶经显影液去除,暴露出晶圆表面特定区域,再通过干法/湿法蚀刻将图案转移到硅层。
四、刻蚀工艺
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干法刻蚀
使用等离子体或化学反应精确去除不需要的硅材料,形成微米级结构。
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湿法刻蚀
通过化学溶液溶解硅层,实现大规模图案转移。
五、沉积工艺
通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)在晶圆表面镀覆金属氧化物、合金或多晶硅等材料,构建器件关键结构(如电极、绝缘层)。
六、金属化工艺
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金属薄膜沉积
在沉积层上生长金属薄膜(如铝、铜),用于形成导电线路和互连结构。
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金属布线
将金属线路延伸至器件各引脚,实现电气连接。
七、测试工艺
对制造完成的半导体器件进行电性能测试(如阈值电压、电流-电压特性)、结构外观检查及尺寸测量,确保符合设计规范。
八、封装工艺
通过封装材料(如环氧树脂、陶瓷)将器件封装保护,同时实现电气连接,便于集成到最终产品中。
补充说明
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工艺顺序的严谨性 :上述步骤需高度自动化和精确控制,任何环节的偏差都可能影响最终性能。
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技术发展 :随着制程进步,如极紫外光刻(EUV)和原子层沉积(ALD)等先进技术不断融入,进一步提升了工艺精度和集成度。
以上流程为半导体制造的核心框架,实际生产中需结合具体器件需求调整工艺参数。