晶圆制造与集成电路制造流程

         导读：晶圆制造与集成电路制造流程。半导体制造简单划分可以分为晶圆制造和集成电路制造两大块。其中晶圆制造大致经历普通硅沙（石英砂）－－>纯化－－>分子拉晶－－>晶柱（圆柱形晶体）－－>晶圆（把晶柱切割成圆形薄片）几个步骤。

         参考《2016-2022年中国集成电路行业发展现状及十三五投资前景预测报告》

         半导体制造简单划分可以分为晶圆制造和集成电路制造两大块。其中晶圆制造大致经历普通硅沙（石英砂）－－>纯化－－>分子拉晶－－>晶柱（圆柱形晶体）－－>晶圆（把晶柱切割成圆形薄片）几个步骤。

         石英砂纯化：第一步是冶金级纯化，此过程主要是加入碳，以氧化还原的方式，将氧化硅转换成 98%以上纯度的硅。

         分子拉晶：将前面所获得的高纯度多晶硅融化，形成液态的硅之后，以单晶的硅种和液体表面接触，一边旋转一边缓慢的向上拉起。最后，待离开液面的硅原子凝固后，排列整齐的单晶硅柱便完成了，其硅纯度达到 99.999999%。

         切割晶圆：用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片，这些硅晶片经过洗涤、抛光、清洁和接受入眼检测与机器检测，最后通过激光扫描发现小于人的头发丝宽度的 1/300 的表面缺陷及杂质，合格的圆晶片交付给芯片生产厂商。

         集成电路制造工艺是由多种单项工艺组合而成的，简单来说有四个主要步骤：薄膜制备工艺；图形转移工艺和掺杂工艺。

         薄膜制备工艺：集成电路的制造过程中需要在晶圆片的表面上生长数层材质不同，厚度不同的薄膜，制造膜层的主要方法有氧化，化学气相沉积（CVD）以及物理气象沉积(PVD)。

         氧化：硅晶圆片与含氧物质（氧气，水汽等氧化剂）在高温下进行反应从而生成二氧化硅膜。

         CVD：把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。

         PVD：采用物理方法，将材料源电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

         图形转移工艺：IC 制作工艺中氧化，沉积以及扩散，离子注入等流程本身对晶圆片没有选择性，都是对整个硅晶圆片进行处理，不涉及任何图形。IC 制造的核心是将 IC 设计者的要求的图形转移到硅晶圆片上，因此需要图形转移工艺，主要包括光刻工艺。

         光刻工艺：光刻是将掩膜板上的图形复制到硅片上，作为半导体最重要的工艺步骤之一，光刻的成本约为整个硅片制造工艺的 1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的 40～60%。

         1.在硅晶圆片上涂上光刻胶，用预先制作好的有一定图形的光刻掩膜版盖上。

         2.对涂有光刻胶的晶圆片进行曝光，光刻胶感光后其特性发生改变，正胶的感光部分变得容易溶解，而负胶则相反。

         3.对晶圆片进行显影。正胶经过显影后被溶解，只留下未受光照部分的图形，而负胶相反，收到光照部分变得不容易溶解。

         4.经过显影后，对晶圆片进行刻蚀，将没有被光刻胶覆盖部分去除掉，达到将光刻胶上的图形转移到其下层材料上的目的。由于光刻胶的下层薄膜可能是二氧化硅，氮化硅，多晶硅或者金属材料，材料不同或者图形不同，刻蚀的要求也不同。

         5.用去胶法把涂在晶圆片上的感光胶去掉。

         掺杂工艺：掺杂工艺是将可控数量的所需杂质掺入晶圆的特定区域中，从而改变半导体的电学性能。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要工艺。

         扩散：扩散是一种原子，分子或离子在高温驱动下（900-1200℃）由高浓度区向低浓度区的运动过程，杂质的浓度从表面到体内单调下降，而杂质分布由温度和扩散时间来决定。

         离子注入：离子注入工艺就是在真空系统中，通过电场对离子进行加速，并利用磁场使其改变运到方向，从而控制离子以一定的能量注入晶圆片内部，在所选择的区域形成一个具有特殊性质的注入层，达到掺杂的目的。

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