前工序是芯片制造的初级阶段 ,包括晶圆加工、光刻、沉积、刻蚀等步骤。形成了晶圆中电路层、绝缘层等各种层。后工序是芯片制造的后期阶段,有清洗、电镀、切割、封装、测试等步骤。IC设计是芯片设计的核心,芯片制造包括晶圆制造和 晶圆加工。晶圆制造是用二氧化硅制作单晶硅的过程,包括:拉晶-滚磨-线切割-研磨-腐蚀-热处理-边缘抛光-正面抛光-清洗-检测-外延。晶圆加工是晶圆进行逻辑电路制作的一步,包括:扩散-沉积-光刻-刻蚀-离子注入-抛光-金属化等。
硅棒生成:硅介于绝缘体和导体间,是半导体的代表。通过掺杂可改变硅的导电性。沙子和碳冶炼形成纯度99%的硅,把纯硅继续加热成液态硅,并用细长的单晶硅放入液态硅中引导提拉,沉积提拉完成后是纯度为99.9999%的两头呈锥形的晶锭。
晶圆切割:硅棒切割后形成的薄片就是晶圆。晶圆像一个“画布”有不同的尺寸:75mm(3寸)、100mm(4寸)、125mm(5寸)、150mm(6寸)、200mm(8寸)、300mm(12寸)。
晶圆研磨:晶圆使用前进行打磨后形成一层氧化膜的过程称晶圆研磨。
光刻工艺:光刻类似于在“画布”上画画,是芯片制造过程中精密步骤之一,是根据芯片设计图在晶圆表面画出实际电路图的过程。光刻工艺被用来制作光刻胶线条。首先,化学或机械方法去除硅片表面污染物。清洗和表面预处理后利用增粘剂(HMDS)进行底膜处理,有利于增强光刻胶的粘附性。之后是晶圆涂胶,是在晶圆表面涂一层光刻胶。旋涂将液相光刻胶旋涂到硅片表面。通过调整转速和光刻胶黏度可调整光刻胶厚度。前烘是烘焙的步骤之一,作用是去除光刻胶中的溶剂,有利于提高硅片和光刻胶间的黏附性。曝光是投影光刻机产生的像转移到光刻胶内的步骤,掩膜版图的透光区与光刻胶曝光区域有关且曝光区域的光刻胶性质会发生改变。曝光后的光刻胶需要再次烘焙,称曝光后烘(PEB),PEB具体功能取决于光刻胶类型和其他工艺要求。PEB可触发某些化学反应,也可去除溶剂,并加速光刻胶内物质扩散,平滑光刻胶轮廓。显影是将曝光的和化学改性后的光刻胶浸入显影液中进行显影。显影结果与光刻胶极性有关,正性被曝光和化学改性的部分在显影过程中移除,负胶相反,未被曝光的被显影液移除。
蚀刻:离子束对晶圆轰击,芯片设计图可复制在晶圆表面。
离子注入:离子注入可改变硅导电性,晶圆上形成二极管、三极管、电阻等。
电镀:晶圆表面镀铜,完成电路图晶体管间的连接。
化学机械抛光:抛光掉多余的铜,晶圆表面磨光、若需芯片有多层电路,可反复重复光刻到最后抛光的过程,可以得到一个布满各层电路的晶圆。
晶圆切割:晶圆切成一个个独立芯片的过程。
晶圆封装:切割后的芯片经过封装,一个完整的芯片就诞生了!