半导体工艺流程复杂且精细,主要包含以下核心步骤,综合多个权威资料整理如下:
一、晶圆制备
- 材料准备与清洗
选择半导体材料(如硅、砷化镓等),通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)形成初始薄膜,随后使用超声波或化学清洗去除表面杂质和氧化层。
- 氧化与扩散
在晶圆表面沉积二氧化硅(SiO₂)等保护层,通过扩散工艺将掺杂剂离子(如磷、硼)引入硅层,形成n型或p型半导体。
二、光刻与刻蚀
- 光刻工艺
涂覆光刻胶并使用掩模或光罩,通过紫外线曝光形成图案,再经显影液刻蚀出所需结构(如电路线路、孔洞等)。
- 刻蚀技术
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湿法蚀刻 :使用化学溶液溶解不需要的材料;
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干法蚀刻 :通过等离子体或反应气体物理/化学作用移除材料,常用反应包括反应离子蚀刻(RIE)和深反应离子蚀刻(DRIE)。
三、薄膜沉积与修饰
- 原子层沉积(ALD)
通过物理气相沉积技术逐层积累高纯度薄膜(如金属层、绝缘层),常用于精确控制膜层厚度和成分。
- 离子注入与金属化
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离子注入 :加速掺杂剂离子进入晶圆,改变电子性质;
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金属化 :在电路结构上沉积金属层(如铝、铜),并通过光刻和蚀刻形成互连线路。
四、质量检测与封装
- 电学与物理测试
使用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等设备检测晶体结构,通过四探针测试仪评估电学性能。
- 封装与成品测试
将芯片封装在塑料或陶瓷外壳中,保护脆弱结构,并进行最终的功能测试(如信号完整性、可靠性测试)。
补充说明
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工艺流程分类 :半导体制造分为前段(晶圆处理)和后段(封装测试),前段工艺复杂度更高。
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设备与环境 :需在无尘室中操作,温度、湿度和洁净度要求严格。
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材料选择 :根据应用需求选择半导体材料(如硅、砷化镓等),并优化工艺参数。
以上流程需高度自动化和精密控制,单步工艺可能涉及数十道工序,整体制造周期较长。