半导体芯片制造流程可分为以下主要步骤,综合多个权威资料整理如下:
一、材料准备
硅材料提纯 从石英砂中提取高纯度二氧化硅(SiO₂),通过化学处理和高温熔融法制取多晶硅,再经西门子制程进一步提纯。
单晶硅拉制
将多晶硅熔化后,利用单晶硅种通过拉晶工艺缓慢拉出单晶硅柱,再切割成薄片形成晶圆。
二、晶圆制造
表面氧化
在晶圆表面生长二氧化硅(SiO₂)薄膜,作为后续光刻和刻蚀的绝缘层。
光刻工艺
- 曝光: 使用紫外光通过掩模将电路图案转移到光刻胶上。 - 显影
刻蚀 - 湿法刻蚀:
用化学溶液去除不需要的硅材料。
- 干法刻蚀:采用等离子体或气体进行高精度刻蚀。
薄膜沉积与离子注入 - 薄膜沉积:
通过物理气相沉积(如溅射)或化学气相沉积(如CVD)在晶圆表面形成导电层或绝缘层。
- 离子注入:用高能离子束注入磷、硼等元素,形成P区(n型)和N区(p型)半导体。
化学机械平坦化(CMP) 通过化学腐蚀和机械研磨结合的方式,使晶圆表面平整化,为后续工艺提供基础。
三、后端加工
金属布线(互连)
通过蒸发、溅射或电镀在芯片上形成金属层,连接不同电路组件。
筛选测试(EDS)
对芯片进行电气测试,检测缺陷并筛选合格产品。
封装
将芯片固定在封装基板上,通过引线键合等方式连接外部电路,并进行密封保护。
四、质量检测与封装
性能测试
对封装后的芯片进行功能测试和可靠性验证,确保符合设计要求。
最终封装
完成封装工艺,如热封、胶粘等,确保芯片与外界环境隔离。
补充说明
晶圆尺寸与成本: 晶圆直径越大(如12英寸),单位面积芯片数量越多,但制造成本降低。 先进工艺
以上流程涉及高度精密的设备和严格的质量控制,是现代电子产业的核心技术之一。