半导体制造中的6个关键步骤

沉积，抵抗，光刻，蚀刻，电离，包装：您需要了解的微芯片生产的步骤

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5分钟阅读 -杰西卡时间，2021年10月6日

到现在为止，您已经在街上听到了消息：新的iPhone 13在这里。但这是在这款iPhone和其他数字设备的引擎盖下，事情确实变得有趣。那就是苹果公司芯片上的A15仿生系统等顶级芯片正在使新的创新技术成为可能。万博manbetx官网登录那么这些芯片是如何制作的，最重要的步骤是什么？

我们不需要告诉您，现代数字设备（智能手机，PC，游戏机等）是强大的技术。万博manbetx官网登录这种力量大部分来自微芯片，这是存在的一些最小但最详细的技术。周围有很多微芯片（最近的筹码短缺证明我们不能得到足够的东西！）：在2020年，全球制造了超过一万亿筹码。对于地球上的每个人来说，大约是130筹。但是，尽管他们的广泛存在可能暗示，但制造微芯片并不是卑鄙的壮举。为了制作任何芯片，许多过程都起着作用。让我们讨论六个关键的半导体制造步骤：沉积，光片，光刻，蚀刻，电离和包装。

Aad Goudappel的插图

沉积

该过程始于硅晶片。晶片是从99.99％纯硅（称为“铸锭”）的萨拉米形棒切成薄片，并抛光至极高的光滑度。将导电，隔离或半导体材料的薄膜（取决于制造的结构类型）沉积在晶圆上，以使第一层印刷在其上。这个重要的步骤通常称为“沉积”。

随着微芯片结构的“收缩”，对晶圆的构图变得更加复杂。沉积的进步以及蚀刻和光刻的进步 - 稍后再进展 - 是收缩和追求摩尔定律的推动者。这些进步包括使用新材料和创新，在沉积这些材料时可以提高精度。

光震涂涂层

然后，晶圆被简短的光敏涂层覆盖，称为“光蛋白天”或“抵抗”。抗药性有两种类型：积极和负面。

正抗和负抗性之间的主要区别是材料的化学结构以及抗性与光反应的方式。抗抗抗性，暴露于紫外线的区域会改变其结构，并使其更易溶 - 准备蚀刻和沉积。对于负抗性，情况恰恰相反，在那些被光聚合击中的区域，这意味着它们变得更强壮，更难以溶解。阳性抗性在半导体制造中最常用，因为其较高的分辨率能力使其成为光刻阶段的更好选择。

世界各地的几家公司都会对半导体制造产生抗拒，例如富士电子材料，道琼斯工业公司和JSR Corporation。万博苹果手机客户端

光刻

光刻是芯片制造过程中的关键步骤，因为它决定了芯片上的晶体管的小小。在此阶段，将芯片晶片插入光刻机器（就是我们！）它暴露于深紫外线（DUV）或极端紫外线（EUV）光线。该灯的波长为365 nm，对于较不复杂的芯片设计至13.5 nm，用于生成芯片的一些最好的细节 - 其中一些比一粒沙子小数千倍。

光线通过“标线”投射到晶圆上，该晶片具有要打印的图案的蓝图。这系统的光学（DUV系统中的透镜并在EUV系统中的镜像）收缩并将图案聚焦到抗性层上。如前所述，当光撞击抗性时，它会导致化学变化，从而使从标线的图案复制到抗抗抑郁部分。

每次使模式完全正确，这是一项棘手的任务。在此过程中，可能会发生粒子干扰，折射和其他物理或化学缺陷。这就是为什么有时需要通过故意变形蓝图来优化模式的原因，因此您剩下的是所需的确切模式。我们的系统通过将算法模型与系统的数据和测试晶片相结合，在称为“计算光刻”的过程中做到这一点。所得的蓝图看起来可能与它最终打印的图案不同，但这正是重点。我们所做的一切都集中在正确的印刷图案上。

了解光刻

蚀刻

下一步是删除降解的抗性以揭示预期的图案。在“蚀刻”期间，晶片是烘烤和开发的，其中一些抗物被冲走以揭示开放通道的3D模式。蚀刻过程必须精确，一致地形成日益导电的特征，而不会影响芯片结构的整体完整性和稳定性。先进的蚀刻技术使芯片制造商能万博manbetx官网登录够使用双重，四倍和基于间隔者的图案来创建最现代的芯片设计的微小功能。

与抵抗一样，蚀刻有两种类型：“湿”和“干”。干蚀刻使用气体来定义晶圆上的裸露图案。湿蚀刻使用化学浴洗涤晶片。LAM研究，牛津仪器和SEME等公司开发了半导体蚀刻系统。

芯片由数十个层组成。因此，重要的是要仔细控制蚀刻，以免损坏多层微芯片结构的基础层，或者 - 如果蚀刻旨在在结构中产生腔体，以确保腔深度的深度是正确的。当您考虑一些微芯片设计（例如3D NAND达到175层，这一步骤变得越来越重要，而且困难。

离子植入

一旦将图案刻在晶片中，晶圆就可以被阳性或负离子轰击，以调整部分模式的电导性能。生硅 - 晶片制成的材料 - 不是完美的绝缘体或完美的导体。硅的电性能介于两者之间。将电荷离子引导到硅晶体中，可以控制电流和晶体管的流动 - 将是微芯片的基本构建块的电子开关。这个过程称为“离子植入”。

将离子植入层后，将去除不应修改的抗性区域的其余部分将被去除。

打包

用工作芯片创建硅晶片的整个过程包括成千上万的步骤，并且可能需要三个多月的设计。为了将薯条从晶圆中取出，将其切成薄片并切成丁片，并用钻石锯成单独的芯片。从300毫米的晶圆上切割，最常用于半导体制造中的尺寸，这些所谓的“死亡”在各种芯片上的尺寸有所不同。有些晶圆可以包含数千芯片，而另一些芯片只包含几十个。

然后将芯片模具放在“基板”上。这是一种用于微芯片模具的踢脚板，它使用金属箔将芯片的输入和输出信号引导到系统的其他部分。为了关闭盖子，将“散布器”放在顶部。该热散布器是一个固定冷却溶液的小型扁平金属保护容器，可确保微芯片在操作过程中保持凉爽。