晶圓制造是半導體工業中最基礎也是最關鍵的環節之一,整個過程可以分為以下幾個主要步驟:
硅提純:從沙子中提取高純度硅(99.9999%以上),制成多晶硅。
單晶硅生長:
使用柴可拉斯基法(Czochralski法)將多晶硅熔融
放入籽晶并旋轉拉升,形成單晶硅錠
硅錠直徑通常為150mm(6英寸)、200mm(8英寸)或300mm(12英寸)
硅錠加工:
切除兩端和外圍部分
用金剛石鋸將硅錠切割成厚度約0.5-1mm的薄片
進行研磨和拋光,使表面極度平整
氧化:在高溫下使硅片表面形成二氧化硅絕緣層
光刻:
涂布光刻膠
通過掩模版曝光
顯影形成電路圖案
刻蝕:用化學或物理方法去除未被光刻膠保護的部分
離子注入:將特定雜質離子注入硅中,形成晶體管結構
化學氣相沉積(CVD):沉積各種材料的薄膜層
金屬化:制作互連金屬層
測試與封裝:測試電性能,切割成單個芯片并封裝
整個制造過程需要在超凈環境中進行,可能需要數百道工序,耗時數周才能完成。