半导体制造分为前段(FEOL)和后段(BEOL)两大工艺阶段,核心区别在于:前段工艺专注于晶体管级制造(如刻蚀/掺杂/栅极形成),后端工艺则完成电路互连(金属布线/绝缘层/封装)。前段决定芯片性能,后端影响集成度和可靠性。
- 前段工艺(FEOL)核心环节
- 晶圆制备:对硅晶圆进行清洗、氧化,形成基础衬底。
- 晶体管构建:通过光刻、离子注入、刻蚀等步骤制作源极/漏极/栅极结构。
- 质量控制:检测晶圆电学特性,确保晶体管参数达标。
- 后端工艺(BEOL)关键技术
- 金属互连:沉积铜/铝导线,通过多层布线连接晶体管(采用双大马士革工艺)。
- 介电层处理:填充低k介质材料减少信号干扰,提升传输速度。
- 封装测试:切割晶圆后封装芯片,进行老化测试和功能验证。
- 工艺差异对比
- 温度要求:前段需高温(1000℃以上),后端控制在400℃以下避免损坏金属层。
- 污染控制:前段对颗粒污染敏感,后端更关注金属杂质。
- 设备类型:前段依赖扩散炉/光刻机,后端多用电镀/化学气相沉积设备。
半导体前段与后端工艺协同决定了芯片的良率和成本,7nm以下先进制程中,后端互连的RC延迟已成为性能提升的关键瓶颈。