半導體芯片生產(chǎn)主要分為 IC 設計、 IC 制造、 IC 封測三大環(huán)節(jié)。 IC 設計主要根據(jù)芯片的設計目的進行邏輯設計和規(guī)則制定,并根據(jù)設計圖制作掩模以供后續(xù)光刻步驟使用。 IC 制造實現(xiàn)芯片電路圖從掩模上轉移至硅片上,并實現(xiàn)預定的芯片功能,包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、化學機械研磨等步驟。 IC 封測完成對芯片的封裝和性能、功能測試,是產(chǎn)品交付前的最后工序。
"@ E3MTW S2^>6/[xM 8OFj0S1r` 芯片制造核心工藝主要設備全景圖
iEHh{H( 光刻是半導體芯片生產(chǎn)流程中最復雜、最關鍵的工藝步驟,耗時長、成本高。半導體芯片生產(chǎn)的難點和關鍵點在于將電路圖從掩模上轉移至硅片上,這一過程通過光刻來實現(xiàn), 光刻的工藝水平直接決定芯片的制程水平和性能水平。芯片在生產(chǎn)中需要進行 20-30 次的光刻,耗時占到 IC 生產(chǎn)環(huán)節(jié)的 50%左右,占芯片生產(chǎn)成本的 1/3。
e XV@. i*[n{=*l@ 光刻工藝流程詳解
WZewPn>#q uO(w1Q"^ 光刻的原理是在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠,再用光線(一般是紫外光、深紫外光、極紫外光)透過掩模照射在硅片表面,被光線照射到的光刻膠會發(fā)生反應。此后用特定溶劑洗去被照射/未被照射的光刻膠, 就實現(xiàn)了電路圖從掩模到硅片的轉移。
&t}?2>: :E_a0!' 光刻完成后對沒有光刻膠保護的硅片部分進行刻蝕,最后洗去剩余光刻膠, 就實現(xiàn)了半導體器件在硅片表面的構建過程。
LR&_2e^[ D4Nu8Wr$ 光刻分為正性光刻和負性光刻兩種基本工藝,區(qū)別在于兩者使用的光刻膠的類型不同。負性光刻使用的光刻膠在曝光后會因為交聯(lián)而變得不可溶解,并會硬化,不會被溶劑洗掉,從而該部分硅片不會在后續(xù)流程中被腐蝕掉,負性光刻光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相反。
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u 在硅片表面構建半導體器件的過程
"&o,yd% 正性光刻與負性光刻相反,曝光部分的光刻膠會被破壞從而被溶劑洗掉,該部分的硅片沒有光刻膠保護會被腐蝕掉,正性光刻光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相同。
uofr8oL~ wSXVyg{ 3vic(^Qh 正性光刻與負性光刻對比
~^US/" 1)氣相成底膜
MQTdk*L_] ?vtX"Fdz 硅片在清洗、烘培后首先通過浸泡、噴霧或化學氣相沉積(CVD)等工藝用六甲基二胺烷成底膜,底膜使硅片表面疏離水分子,同時增強對光刻膠的結合力。底膜的本質(zhì)是作為硅片和光刻膠的連接劑,與這些材料具有化學相容性。
>FF5x#^&c 6d|q+]x_n 2)旋轉涂膠
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