芯片制造工艺流程、图文详解

芯片制造是当今世界最为复杂的工艺过程。这是一个由众多顶尖企业共同完成的一个复杂过程。本文努力将这一工艺过程做一个汇总，对这个复杂的过程有一个全面而概括的描述。

半导体制造工艺过程非常多，据说有几百甚至几千个步骤。这不是夸张的说法,一个百亿投资的工厂做的可能也只是其中的一小部分工艺过程。对于这么复杂的工艺，本文将分成五个大类进行解说：晶圆制造、光刻蚀刻、离子注入、薄膜沉积、封装测试。

1、半导体制造工艺 - 晶圆制造(Wafer Manufacturing）

晶圆制造(Wafer Manufacturing）又可分为以下5 个主要过程：

（1）拉晶 Crystal Pulling

◈  掺杂多晶硅在1400度熔炼

◈  注入高纯氩气的惰性气体

◈  将单晶硅“种子”放入熔体中，并在“拔出”时缓慢旋转。

◈  单晶锭直径由温度和提取速度决定

（3）晶圆研磨、侵蚀（Wafer lapping，etching）

◈  切片的晶圆片使用旋转研磨机和氧化铝浆料进行机械研磨，使晶圆片表面平整、平行，减少机械缺陷。

◈  然后在氮化酸/乙酸溶液中蚀刻晶圆，以去除微观裂纹或表面损伤，然后进行一系列高纯度RO/DI水浴。

(4) 硅片抛光、清洗 (Wafer polishing and Cleaning)

(5) 晶片外延加工 (Wafer epitaxial processing)

◈  外延工艺(EPI)被用来在高温下从蒸汽生长一层单晶硅到单晶硅衬底上。

◈  气相生长单晶硅层的工艺被称为气相外延(VPE)。

SiCl4 + 2H2 ↔  Si + 4HCl

SiCl4(四氯化硅)

该反应是可逆的，即如果加入HCl，硅就会从晶圆片表面蚀刻出来。

另一个生成Si的反应是不可逆的:  SiH4  →  Si + 2H2(硅烷)

◈  EPI生长的目的是在衬底上形成具有不同(通常较低)浓度的电活性掺杂剂的层。例如，p型晶圆片上的N型层。

◈  约为晶圆片厚度的3%。

◈  对后续晶体管结构无污染。

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