晶圆制造是半导体工业中最基础也是最关键的环节之一,整个过程可以分为以下几个主要步骤:
硅提纯:从沙子中提取高纯度硅(99.9999%以上),制成多晶硅。
单晶硅生长:
使用柴可拉斯基法(Czochralski法)将多晶硅熔融
放入籽晶并旋转拉升,形成单晶硅锭
硅锭直径通常为150mm(6英寸)、200mm(8英寸)或300mm(12英寸)
硅锭加工:
切除两端和外围部分
用金刚石锯将硅锭切割成厚度约0.5-1mm的薄片
进行研磨和抛光,使表面极度平整
氧化:在高温下使硅片表面形成二氧化硅绝缘层
光刻:
涂布光刻胶
通过掩模版曝光
显影形成电路图案
刻蚀:用化学或物理方法去除未被光刻胶保护的部分
离子注入:将特定杂质离子注入硅中,形成晶体管结构
化学气相沉积(CVD):沉积各种材料的薄膜层
金属化:制作互连金属层
测试与封装:测试电性能,切割成单个芯片并封装
整个制造过程需要在超净环境中进行,可能需要数百道工序,耗时数周才能完成。