原標題：揭秘半導體制造全流程（上篇）

半導體制造全流程是一個復雜而精細的過程，涉及多個關鍵步驟。以下是對半導體制造全流程（上篇）的揭秘：

一、晶圓加工

1. 原材料準備

• 原材料：沙子（主要成分是二氧化硅）是半導體制造的重要原材料。提取高純度硅材料需要使用硅砂，這是一種二氧化硅含量高達95%的特殊材料。

2. 硅提純

• 過程：將沙子加熱，分離其中的一氧化碳和硅，并不斷重復該過程，直至獲得超高純度的電子級硅（EG-Si）。

• 結果：高純度硅熔化成液體后，再凝固成單晶固體形式，稱為“錠”。

3. 硅錠切割

• 方法：使用金剛石鋸將硅錠的兩端切掉，然后將其切割成一定厚度的薄片。

• 薄片直徑：決定了晶圓的尺寸。更大更薄的晶圓能被分割成更多的可用單元，有助于降低生產成本。

4. 表面處理

• 步驟：切割后的薄片被稱為“裸片”，其表面凹凸不平，無法直接在上面印制電路圖形。因此，需要先通過研磨和化學刻蝕工藝去除表面瑕疵，然后通過拋光形成光潔的表面，再通過清洗去除殘留污染物。

二、氧化

1. 目的

• 在晶圓表面形成一層保護膜，以保護晶圓不受化學雜質影響、避免漏電流進入電路、預防離子植入過程中的擴散以及防止晶圓在刻蝕時滑脫。

2. 過程

• 去除雜質：首先通過四個步驟去除晶圓表面的有機物、金屬等雜質及蒸發殘留的水分。

• 高溫氧化：將清潔后的晶圓置于800至1200攝氏度的高溫環境中，通過氧氣或蒸氣的流動在晶圓表面形成一層二氧化硅（即“氧化物”）層。

3. 氧化類型

• 干法氧化：使用純氧產生二氧化硅層，速度慢但氧化層薄而致密。

• 濕法氧化：同時使用氧氣和高溶解度的水蒸氣，生長速度快但保護層相對較厚且密度較低。

三、光刻

1. 目的

• 通過光線將電路圖案“印刷”到晶圓上，是半導體制造中的關鍵步驟之一。

2. 過程

• 涂覆光刻膠：在晶圓表面（通常是氧化層上）涂覆一層光刻膠。光刻膠通過改變化學性質的方式讓晶圓成為“相紙”。

• 曝光：通過控制光線照射，使光線穿過包含電路圖案的掩膜，將電路圖案印制到下方涂有光刻膠的晶圓上。

• 顯影：在晶圓上噴涂顯影劑，去除圖形未覆蓋區域的光刻膠，使印刷好的電路圖案顯現出來。

3. 光刻膠類型

• 正膠：受光后會分解并消失，留下未受光區域的圖形。

• 負膠：受光后會聚合并讓受光部分的圖形顯現出來。

總結

半導體制造全流程（上篇）主要介紹了晶圓加工、氧化和光刻三個關鍵步驟。從原材料沙子到高純度硅的提取，再到晶圓的切割和表面處理，每一步都需要精確控制以確保最終產品的質量。而氧化過程則在晶圓表面形成了一層保護膜，為后續的制造步驟提供了保護。光刻則是將電路圖案精確印制到晶圓上的關鍵步驟，其精細度直接決定了成品芯片的集成度和性能。