半導(dǎo)體元器件的制備首先要有基本的材料——硅晶圓,通過(guò)在硅晶圓上制作電路與電子元件(如電晶體、電容體、邏輯閘等),為上述各制程中所需技術(shù)復(fù)雜且資金投入多的過(guò)程。由于芯片是高精度的產(chǎn)品,因此對(duì)制造環(huán)境有很高的要求,其所需制造環(huán)境為為一溫度、濕度與含塵均需控制的無(wú)塵室。此外,一枚芯片所需處理步驟可達(dá)數(shù)百道,而且使用的加工機(jī)臺(tái)先進(jìn)且昂貴,動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)一臺(tái),雖然詳細(xì)的處理程序是隨著產(chǎn)品種類與所使用的技術(shù)有關(guān);不過(guò)其基本處理步驟通常是晶圓先經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那逑粗幔又M(jìn)行氧化及沈積,後進(jìn)行微影、蝕刻及離子植入等反覆步驟,以完成晶圓上電路的加工與制作。
下面是主要的制程:
一、硅晶圓材料
晶圓是制作硅半導(dǎo)體IC所用之硅晶片,狀似圓形,故稱晶圓。材料是硅,芯片廠家用的硅晶片即為硅晶體,因?yàn)檎墓杈菃我煌暾木w,故又稱為單晶體。但在整體固態(tài)晶體內(nèi),眾多小晶體的方向不相,則為復(fù)晶體(或多晶體)。生成單晶體或多晶體與晶體生長(zhǎng)時(shí)的溫度,速率與雜質(zhì)都有關(guān)系。
二、光學(xué)顯影
光學(xué)顯影是在光阻上經(jīng)過(guò)曝光和顯影的程序,把光罩上的圖形轉(zhuǎn)換到光阻 下面的薄膜層或硅晶上。光學(xué)顯影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩對(duì)準(zhǔn)、 曝光和顯影等程序。小尺寸之顯像分辨率,更在 IC 制程的進(jìn)步上,扮演著 關(guān)鍵的角色。由于光學(xué)上的需要,此段制程之照明采用偏黃色的可見(jiàn)光。因此俗稱此區(qū)為 黃光區(qū)。
三、蝕刻技術(shù)
蝕刻技術(shù)(EtchingTechnology)是將材料使用化學(xué)反應(yīng)物理撞擊作用而移除的技術(shù)。可以分為:濕蝕刻(wetetching):濕蝕刻所使用的是化學(xué)溶液,在經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)之后達(dá)到蝕刻的目的;干蝕刻(dryetching):干蝕刻則是利用一種電漿蝕刻(plasmaetching)。電漿蝕刻中蝕刻的作用,可能是電漿中離子撞擊晶片表面所產(chǎn)生的物理作用,或者是電漿中活性自由基(Radical)與晶片表面原子間的化學(xué)反應(yīng),甚至也可能是以上兩者的復(fù)合作用。現(xiàn)在主要應(yīng)用等離子體刻蝕技術(shù)。
四、CVD化學(xué)氣相沉積
化學(xué)氣相沉積(CVD)是指化學(xué)氣體或蒸汽在基質(zhì)表面反應(yīng)合成涂層或納米材料的方法,是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用為廣泛的用來(lái)沉積多種材料的技術(shù),包括大范圍的絕緣材料,大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來(lái)說(shuō),它是很簡(jiǎn)單的:兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi),然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成一種新的材料,沉積到晶片表面上。
五、物相沉積(PVD)
這主要是一種物理制程而非化學(xué)制程。此技術(shù)一般使用氬等鈍氣,藉由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后,可將靶材原子一個(gè)個(gè)濺擊出來(lái),并使被濺擊出來(lái)的材質(zhì)(通常為鋁、鈦或其合金)如雪片般沉積在晶圓表面。
六、離子植入(IonImplant)
離子植入技術(shù)可將摻質(zhì)以離子型態(tài)植入半導(dǎo)體組件的特定區(qū)域上,以獲得的電子特性。這些離子必須先被加速至具有足夠能量與速度,以穿透(植入)薄膜,到達(dá)預(yù)定的植入深度。離子植入制程可對(duì)植入?yún)^(qū)內(nèi)的摻質(zhì)濃度加以精密控制。基本上,此摻質(zhì)濃度(劑量)系由離子束電流(離子束內(nèi)之總離子數(shù))與掃瞄率(晶圓通過(guò)離子束之次數(shù))來(lái)控制,而離子植入之深度則由離子束能量之大小來(lái)決定。