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            芯片制造的过程

            信息来源于:互联网 发布于:2022-04-26

            芯片的应用非常广泛:比如,手机、电脑、汽车、玩具、电器等等,都有芯片的存在。芯片虽小,但是功能强大。芯片制造过程非常复杂,这些芯片是如何制造的,关键步骤是什么?我总结了以下六个关键步骤,一起来看看吧~

            1.沉积

            沉积步骤从晶圆开始。晶圆从99.99%的纯硅圆柱体(又称“硅锭”)上切下来,打磨得非常光滑。然后,导体、绝缘体或半导体材料薄膜根据结构要求沉积在晶圆上,以便在晶圆上打印第一层。这一重要步骤通常被称为“沉积”。

            随着芯片越来越小,在晶圆上打印图案也越来越复杂。沉积、蚀刻和光刻技术的进步是芯片变小的关键,从而促进摩尔定律的持续。这包括使用新材料使沉积过程更准确的创新技术。

            2.光刻胶涂覆

            晶圆将被涂上光敏材料光刻胶(也称为光阻)。光刻胶也分为两种类型:正光刻胶和负光刻胶。

            正负光刻胶的主要区别在于材料的化学结构和光刻胶对光的反应方式。对于正光刻胶,暴露在紫外线下的区域会改变结构,变得更容易溶解,从而为刻蚀和沉积做好准备。负光刻胶恰恰相反,受光照射的区域会聚合,使其更难溶解。正光刻胶最常用于半导体制造,因为它能达到更高的分辨率,从而成为光刻阶段更好的选择。如今,世界上许多公司生产半导体制造的光刻胶。

            光刻

            光刻在芯片制造过程中非常重要,因为它决定了芯片上的晶体管可以有多小。在这个阶段,晶圆将被放入光刻机中(是的,ASML生产的产品),并暴露在深紫外线(DUV)下。大多数时候,它们比沙粒小几千倍。

            光线通过掩模板投射到晶圆上,光刻机的光学系统(DUV系统的透镜)缩小了掩模板上设计的电路图案,并将光刻胶聚焦在晶圆上。正如前面提到的,当光线照射到光刻胶上时,会发生化学变化,并将掩模板上的图案印在光刻胶涂层上。

            使曝光图案完全正确是一项棘手的任务,在这个过程中可能会发生粒子干扰、折射和其他物理或化学缺陷。这就是为什么有时我们需要通过特别修改掩模上的图案来优化最终的曝光图案,使打印出来的图案看起来像我们需要的。我们的系统将算法模型与光刻机和测试晶圆的数据相结合,生成一个与最终曝光图案完全不同的掩模设计,但这正是我们想要实现的,因为只有这样才能得到所需的曝光图案。

            4.刻蚀

            下一步是去除退化的光刻胶,以显示预期的图案。在“蚀刻”过程中,晶圆被烘烤和显示,一些光刻胶被洗掉,从而显示开放通道的3D图案。蚀刻过程必须准确、一致地形成导电特性,而不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够使用两倍、四倍和基于间隔的图案来创造现代芯片设计的小尺寸。

            和光刻胶一样,蚀刻也分为干和湿。干蚀刻使用气体来确定晶圆上的暴露图案。湿蚀刻通过化学方法清洗晶圆。

            芯片有几十层,因此必须仔细控制蚀刻,以免损坏多层芯片结构的底层。如果蚀刻的目的是在结构中创建一个空腔,则需要确??涨坏纳疃韧耆?。一些高达175层的芯片设计,如3DNAND,特别重要和困难。

            5.离子注入

            一旦图案被刻在晶圆上,晶圆就会受到正离子或负离子的轰击,以调整部分图案的导电特性。硅原料作为一种晶圆材料,既不是完美的绝缘体,也不是完美的导体。硅的导电性介于两者之间。

            将带电离子引导到硅晶体中,可以控制电流,从而创造芯片基本部件的电子开关晶体管,即“离子化”,也称为“离子注入”。该层离子化后,将去除剩余用于?;の薷辞虻墓饪探?。

            6.封装

            在晶圆上制造芯片需要数千个过程,从设计到生产需要三个多月的时间。为了从晶圆上取出芯片,用钻石锯切割成单个芯片。这些被称为裸晶的芯片是从12英寸的晶圆中分离出来的。12英寸晶圆是半导体制造中最常用的尺寸。由于芯片的尺寸不同,有些晶圆可以包含数千个芯片,而有些只包含数十个芯片。

            这些裸晶体随后被放置在基板上——这个基板使用金属箔将裸晶体的输入和输出信号引导到系统的其他部分。然后我们将用均热片覆盖它。均热片是一个装有冷却液的小型扁平金属?;と萜?,以确保芯片在运行中保持冷却。

            总的来说,沉积、光刻胶涂层、光刻、刻蚀、离子注入和包装就是芯片铸造的重要步骤。

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