半导体前端工艺流程是芯片制造的核心环节,通过氧化、光刻、刻蚀等精密步骤在硅片上构建晶体管结构,直接影响芯片性能和良率。其核心亮点包括:纳米级精度控制、多层材料堆叠技术、光刻与刻蚀的协同优化,以及掺杂工艺的精准调控。
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晶圆制备与氧化
硅片经过清洗和抛光后,通过高温氧化形成二氧化硅绝缘层,作为后续工艺的保护层和电容介质。干法氧化(高温)和湿法氧化(水蒸气环境)是两种常用方法,需精确控制温度与气体流量以保障薄膜均匀性。 -
光刻工艺
光刻将电路图案转移到硅片表面,需经过涂胶、曝光、显影三步。极紫外(EUV)光刻技术可突破7nm以下制程瓶颈,而掩膜版质量与曝光参数(如能量、焦距)直接影响图案分辨率。 -
刻蚀与薄膜沉积
干法刻蚀(等离子体)和湿法刻蚀(化学溶液)选择性去除材料,形成电路沟槽。化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)则用于覆盖导电或绝缘薄膜,如铜互连层或氮化硅介质层。 -
掺杂与热处理
离子注入或扩散工艺引入硼、磷等杂质,改变硅的导电性以形成PN结。高温退火修复晶格损伤并激活掺杂原子,提升载流子迁移率。 -
化学机械抛光(CMP)
通过机械研磨与化学反应平整晶圆表面,消除多层堆叠导致的高度差,确保后续光刻对准精度。
半导体前端工艺的持续创新(如GAA晶体管、原子层沉积)正推动摩尔定律延续,而洁净室环境与设备稳定性是保障良率的关键。企业需平衡技术迭代与成本控制,以应对5G、AI芯片的复杂需求。