晶圓加工是指將由高純度硅制成的圓形硅片(晶圓)進行一系列復雜的工藝處理,以制造出集成電路(芯片)的過程。那么芯片是怎么通過一系列加工獲得的呢?接下來小編為大家一一介紹。
晶圓是指將硅(Si)、砷化鎵(GaAs)等生成的單 晶柱切成薄片的圓盤。大部分晶圓都是由沙子中提取的硅制成的。地球上有大量的硅,可以穩(wěn)定供應(yīng), 并且硅具有無毒、環(huán)保的特點。具體包括:
制造錠:從沙子中提取硅,經(jīng)過提純工序,高溫溶解硅原料,制造高純度的硅溶液,并使其結(jié)晶凝固形成硅柱,即錠(Ingot)。
晶圓切割:將硅錠切割成均勻厚度的薄片,形成圓盤狀的晶圓。晶圓的尺寸有150mm(6英寸)、200mm(8英寸)、300mm(12英寸)等。
晶圓表面拋光:對切割后的晶圓進行加工,使其表面光滑如鏡,以消除切割后表面的瑕疵和粗糙度。
晶圓加工
晶圓加工是整個工藝中成本最高,最復雜,也是最重要的一個環(huán)節(jié)。具體包括:
勻膠:在晶圓表面均勻涂抹一層光刻膠。
光刻:使用光刻機通過精確的光線在光刻膠上刻出圖案,使晶圓部分裸露出來。
沉積:在晶片上沉積薄膜材料以生成電子元件,可以通過化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)和原子層沉積(ALD)等技術(shù)實現(xiàn)。
刻蝕:用等離子體(干法)或化學溶劑(濕法)刻蝕裸露的晶圓,形成溝槽。
離子注入:在溝槽中注入特定的離子,以改變材料的電學性質(zhì)。
化學機械拋光(CMP):對晶圓表面進行進一步的拋光處理。
金屬化:在晶圓表面沉積金屬層,形成電路的導線部分。
測試:對加工后的晶圓進行電學測試,確保其功能正常。
切割和封裝
芯片的切割和封裝是半導體制造過程中的兩個關(guān)鍵步驟,它們確保了芯片能夠被正確地安裝和使用在電子設(shè)備中。
切割:將加工好的晶圓切割成單個所需尺寸的芯片。這一過程通常使用精密的切割鋸或激光進行,以確保切割的精確性和芯片的完整性。
封裝:封裝是將裸芯片(未封裝的芯片)安裝到一個保護性外殼中,以便于在電子設(shè)備中使用。
晶圓加工是一個高度精密和自動化的過程,涉及多種專用設(shè)備和材料,對于現(xiàn)代電子設(shè)備的制造至關(guān)重要。每一步都需要嚴格的控制和精確的工藝,以確保最終產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。