每個半導體產品的製造都需要數百個工藝，泛林集團將整個製造過程分為八個步驟：晶圓加工-氧化-光刻-刻蝕-薄膜沉積-互連-測試-封裝。

 

 

為幫助大家了解和認識半導體及相關工藝，我們將以三期微信推送

，為大家逐一介紹上述每個步驟。

 

第一步 晶圓加工

 

所有半導體工藝都始於一粒沙子！因為沙子所含的矽是生產晶圓所需要的原材料。晶圓是將矽(Si)或砷化镓(GaAs)製成的單晶柱體切割形成的圓薄片。要提取高純度的矽材料需要用到矽砂，一種二氧化矽含量高達95%的特殊材料，也是製作晶圓的主要原材料。晶圓加工就是製作獲取上述晶圓的過程。

 

① 鑄錠

 

 

首先需將沙子加熱，分離其中的一氧化碳和矽，並不斷重複該過程直至獲得超高純度的電子級矽(EG-Si)。高純矽熔化成液體，進而再凝固成單晶固體形式
，稱為“錠”，這就是半導體製造的第一步。矽錠（矽柱）的製作精度要求很高，達到納米級，其廣泛應用的製造方法是提拉法。

 

② 錠切割

 

qianyigebuzhouwanchenghou，xuyaoyongjingangshijuqiediaozhudingdeliangduan，zaijiangqiqiegechengyidinghoududebopian。dingbopianzhijingjuedinglejingyuandechicun
，gengdagengbodejingyuannengbeifengechenggengduodekeyongdanyuan
，youzhuyujiangdishengchanchengben。qiegeguidinghouxuzaibopianshangjiaru“平坦區”或“凹痕”標記
，方便在後續步驟中以其為標準設置加工方向。

 

③ 晶圓表麵拋光

 

通過上述切割過程獲得的薄片被稱為“裸片”，即未經加工的“原料晶圓”。裸luo片pian的de表biao麵mian凹ao凸tu不bu平ping，無wu法fa直zhi接jie在zai上shang麵mian印yin製zhi電dian路lu圖tu形xing。因yin此ci
，需xu要yao先xian通tong過guo研yan磨mo和he化hua學xue刻ke蝕shi工gong藝yi去qu除chu表biao麵mian瑕xia疵ci，然ran後hou通tong過guo拋pao光guang形xing成cheng光guang潔jie的de表biao麵mian，再zai通tong過guo清qing洗xi去qu除chu殘can留liu汙wu染ran物wu，即ji可ke獲huo得de表biao麵mian整zheng潔jie的de成cheng品pin晶jing圓yuan。

 

第二步 氧化

 

氧化過程的作用是在晶圓表麵形成保護膜。它可以保護晶圓不受化學雜質影響、避免漏電流進入電路
、預防離子植入過程中的擴散以及防止晶圓在刻蝕時滑脫。

 

 

氧化過程的第一步是去除雜質和汙染物，需要通過四步去除有機物
、金屬等雜質及蒸發殘留的水分。清潔完成後就可以將晶圓置於800至1200攝氏度的高溫環境下

，通過氧氣或蒸氣在晶圓表麵的流動形成二氧化矽（即“氧化物”）層。氧氣擴散通過氧化層與矽反應形成不同厚度的氧化層，可以在氧化完成後測量它的厚度。

 

幹法氧化和濕法氧化

 

根(gen)據(ju)氧(yang)化(hua)反(fan)應(ying)中(zhong)氧(yang)化(hua)劑(ji)的(de)不(bu)同(tong)，熱(re)氧(yang)化(hua)過(guo)程(cheng)可(ke)分(fen)為(wei)幹(gan)法(fa)氧(yang)化(hua)和(he)濕(shi)法(fa)氧(yang)化(hua)，前(qian)者(zhe)使(shi)用(yong)純(chun)氧(yang)產(chan)生(sheng)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)層(ceng)
，速(su)度(du)慢(man)但(dan)氧(yang)化(hua)層(ceng)薄(bo)而(er)致(zhi)密(mi)，後(hou)者(zhe)需(xu)同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)氧(yang)氣(qi)和(he)高(gao)溶(rong)解(jie)度(du)的(de)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)
，其(qi)特(te)點(dian)是(shi)生(sheng)長(chang)速(su)度(du)快(kuai)但(dan)保(bao)護(hu)層(ceng)相(xiang)對(dui)較(jiao)厚(hou)且(qie)密(mi)度(du)較(jiao)低(di)。

 

 

除chu氧yang化hua劑ji以yi外wai，還hai有you其qi他ta變bian量liang會hui影ying響xiang到dao二er氧yang化hua矽gui層ceng的de厚hou度du。首shou先xian，晶jing圓yuan結jie構gou及ji其qi表biao麵mian缺que陷xian和he內nei部bu摻chan雜za濃nong度du都dou會hui影ying響xiang氧yang化hua層ceng的de生sheng成cheng速su率lv。此ci外wai，氧yang化hua設she備bei產chan生sheng的de壓ya力li和he溫wen度du越yue高gao
，氧yang化hua層ceng的de生sheng成cheng就jiu越yue快kuai。在zai氧yang化hua過guo程cheng
，還hai需xu要yao根gen據ju單dan元yuan中zhong晶jing圓yuan的de位wei置zhi而er使shi用yong假jia片pian
，以yi保bao護hu晶jing圓yuan並bing減jian小xiao氧yang化hua度du的de差cha異yi。

 

第三步 光刻

 

光刻是通過光線將電路圖案“印刷”到(dao)晶(jing)圓(yuan)上(shang)
，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)將(jiang)其(qi)理(li)解(jie)為(wei)在(zai)晶(jing)圓(yuan)表(biao)麵(mian)繪(hui)製(zhi)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)所(suo)需(xu)的(de)平(ping)麵(mian)圖(tu)。電(dian)路(lu)圖(tu)案(an)的(de)精(jing)細(xi)度(du)越(yue)高(gao)
，成(cheng)品(pin)芯(xin)片(pian)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)就(jiu)越(yue)高(gao)
，必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)先(xian)進(jin)的(de)光(guang)刻(ke)技(ji)術(shu)才(cai)能(neng)實(shi)現(xian)。具(ju)體(ti)來(lai)說(shuo)，光(guang)刻(ke)可(ke)分(fen)為(wei)塗(tu)覆(fu)光(guang)刻(ke)膠(jiao)
、曝光和顯影三個步驟。

 

① 塗覆光刻膠

 

在晶圓上繪製電路的第一步是在氧化層上塗覆光刻膠。光刻膠通過改變化學性質的方式讓晶圓成為“相紙”。晶圓表麵的光刻膠層越薄，塗覆越均勻

，可以印刷的圖形就越精細。這個步驟可以采用“旋塗”方法。

 

 

根據光（紫外線）反應性的區別，光刻膠可分為兩種：正膠和負膠
，前者在受光後會分解並消失，從而留下未受光區域的圖形，而後者在受光後會聚合並讓受光部分的圖形顯現出來。

 

② 曝光

 

 

在晶圓上覆蓋光刻膠薄膜後，就可以通過控製光線照射來完成電路印刷
，這個過程被稱為“曝光”。我們可以通過曝光設備來選擇性地通過光線
，當光線穿過包含電路圖案的掩膜時，就能將電路印製到下方塗有光刻膠薄膜的晶圓上。

 

zaipuguangguochengzhong，yinshuatuanyuejingxi，zuizhongdexinpianjiunenggourongnagengduoyuanjian，zheyouzhuyutigaoshengchanxiaolvbingjiangdidangeyuanjiandechengben。zaizhegelingyu，muqianbeishouzhumudexinjishushiEUV光刻。去年2月，泛林集團與戰略合作夥伴ASML和imec共同研發出了一種全新的幹膜光刻膠技術。該技術能通過提高分辨率（微調電路寬度的關鍵要素）大幅提升EUV光刻曝光工藝的生產率和良率。

 

③ 顯影

 

曝pu光guang之zhi後hou的de步bu驟zhou是shi在zai晶jing圓yuan上shang噴pen塗tu顯xian影ying劑ji，目mu的de是shi去qu除chu圖tu形xing未wei覆fu蓋gai區qu域yu的de光guang刻ke膠jiao，從cong而er讓rang印yin刷shua好hao的de電dian路lu圖tu案an顯xian現xian出chu來lai。顯xian影ying完wan成cheng後hou需xu要yao通tong過guo各ge種zhong測ce量liang設she備bei和he光guang學xue顯xian微wei鏡jing進jin行xing檢jian查zha，確que保bao電dian路lu圖tu繪hui製zhi的de質zhi量liang。

 

以上是對晶圓加工、氧化和光刻工藝的簡要介紹
，下一期，我們將為大家介紹半導體製造中兩大重要步驟——刻蝕和薄膜沉積
，敬請期待！

 

來源：泛林半導體設備技術

 

 

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