半导体制造过程的关键步骤：
1、硅晶片制备：半导体制造的第一步是选择硅晶片作为基础材料。这一步骤涉及对晶圆进行彻底的清洗和抛光，以确保其表面洁净且平整，为后续电子元件的制造提供理想的衬底。
2、图案化技术：图案化是半导体制造中的关键步骤，通过光刻技术实现。首先在硅晶片表面涂覆一层抗腐蚀的光刻胶，然后放置带有预定电子元件图案的掩模。通过紫外光照射，将掩模上的图案转移到光刻胶上，随后去除曝光区域的光刻胶，从而在晶片上形成精确的图案。
3、掺杂工艺：为了调整硅晶片的电特性，引入硼或磷等杂质。这一过程称为掺杂，通常通过离子注入技术实现，其中高速离子被注入到晶片表面，形成P型或N型半导体。
4、晶片沉积：在晶片上沉积薄膜材料，以形成电子元件所需的层。这一步骤可以通过化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）或原子层沉积（ALD）等不同技术来完成，用于沉积金属、氧化物和氮化物等材料。
5、刻蚀过程：为了得到电子元件的特定形状和结构，需要从晶片表面去除部分材料。刻蚀可以通过湿式、干式或等离子刻蚀等多种技术进行，这些方法利用化学物质或等离子体选择性地去除材料。
6、封装步骤：完成所有制造步骤后，电子元件被封装，以便成为可用于电子设备的最终产品。这包括将元件连接到基板上，并通过导线或其他连接方式与其他元件相连。
半导体制造工艺复杂，涉及众多专用设备和材料。从硅片的制备开始，到最终封装，整个过程可能需要几周到几个月的时间。在整个晶片制造过程中，每个晶片可能需要经过数百个不同的工艺步骤，因此整个制造周期可能长达16至18周。
半导体集成电路是将很多元件集成到一个芯片内, 以处理和储存各种功能的电子部件。由于半导体集成电路是通过在晶圆的薄基板上制造多个相同电路而产生的,因此晶圆是半导体的基础,就像制作披萨时添加配料之前先做面团一样。晶圆是指将硅(Si)、砷化镓(GaAs)等生成的单 晶柱切成薄片的圆盘。大部分晶圆都是由沙子中提取的硅制成的。地球上有大量的硅,可以稳定供应, 并且硅具有无毒、环保的特点。
晶圆制造
首先，将天然沙子中的二氧化硅（硅石）经过冶炼，提炼出工业硅（金属硅）。接着，对工业硅进行提纯，得到多晶硅。随后，通过直拉法将多晶硅转化为高纯度的单晶硅棒。单晶硅棒经过打磨、切割、倒角和抛光等工序，最终制成硅片。
在硅片制造完成后，进入半导体制造的关键步骤。首先对硅片进行无尘清洁，确保表面干净。然后，在硅片表面进行沉积氧化和加膜处理。接下来，均匀涂覆光刻胶，并将硅片放入光刻机中。利用紫外光通过光掩模照射到光刻胶上，实现曝光，从而将电路图案转移到硅片上。
曝光后的硅片进入刻蚀机，利用等离子体物理冲击和离子注入技术，刻蚀掉未被光刻胶覆盖的氧化膜和硅片，形成鳍式场效应晶体管中的鳍。刻蚀完成后，进行清洗，去除光刻胶和杂质。随后，硅片进入离子注入机，通过高速高能量的离子束流注入，改变硅片的载流子浓度和导电类型，形成PN结。之后，使用气相沉积技术加覆保护膜。
最后，通过化学机械研磨（CMP）技术，对硅片进行打磨和抛光，使其表面平整，以便进行后续的薄膜沉积。这一系列工艺需要重复数十次，才能在晶圆上完成晶体管和电路图案的刻画。经过数百次这样的循环，一块12英寸的晶圆上可以制作出大约700块芯片。
为了将从沙子中提取的硅作为半导体材料使 用,首先需要经过提高纯度的提纯工序。将硅 原料高温溶解,制造高纯度的硅溶液,并使其 结晶凝固。这样形成的硅柱叫做锭(Ingot)。用于半导体中的锭采用了数纳米(nm)微细 工艺,是超高纯度的硅锭。
第二阶段：绽切割成薄晶圆(Wafer Slicing)
为了将圆陀螺模样的镜制成圆盘状的晶圆,需 要使用金刚石锯将其切成均匀厚度的薄片。薄片的直径决定了晶圆的尺寸，晶圆的尺寸有 150mm(6英寸)、200mm(8 英寸)、300mm (12 英寸)等等。晶圆越薄,制造成本越低, 直径越大,一次可生产的半导体芯片数量就越多,因此圆的厚度和大小呈逐渐变薄和扩大的趋势。
第三阶段：晶圆表面抛光 (Lapping&Polishing)
切割后的晶圆需要进行加工,以使其像镜子一 样光滑。这是因为刚切割后的晶圆表面有瑕疵 且粗糙,可能会影响电路的精密度,因此需要使用抛光液和抛光设备将晶圆表面研磨光滑。加工前的晶圆就像处于没有穿衣服的状态一 样,所以叫做裸晶圆(Bare wafer)。经过物理、 化学多个阶段的加工后,可以在表面形成 IC。经过加工阶段后,会成为如下形状。
半导体晶圆名称
1、晶圆(Wafer): 晶圆是半导体集成电路的核心材料,是一种圆形的板。
2、晶粒(Die): 很多四边形都聚集在圆形晶圆上。这些四边形都是集成电子电路的 IC芯片。
3、分割线(Scribe Line): 看上去各个晶粒像是 粘在一起,但实际上晶粒和晶粒之间具有一定的间隙。该间距称为分割线。在晶粒和晶粒之间设 置分割线的是为了在晶圆加工完成后将这些晶粒一个个割断,然后组装成芯片,也是为了留出用金刚石锯切割的空间。
4、平坦区(Flat Zone): 平坦区是为区分晶圆结 构而创建的区域,是晶圆加工的标准线。由于晶圆的晶体结构非常精细并且无法用肉眼判断,因 此以这个平坦区为标准来判断晶圆的垂直和水平。
5、 凹槽(Notch): 如今也出现了具有凹槽的晶 圆。和平坦区晶圆相比,凹槽晶圆可以制造更多的晶粒,因此效率很高。半导体产业包括生产晶圆的晶圆产业以及以晶圆为材料设计和制造的晶圆加工产业——制造行业 (Fabrication, FAB)。另外,还有组装产业,它将 加工过的晶圆切割成晶粒,并包装好以防止受潮或受压。
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