前工序是芯片制造的初級階段 ,包括晶圓加工、光刻、沉積、刻蝕等步驟。形成了晶圓中電路層、絕緣層等各種層。后工序是芯片制造的后期階段,有清洗、電鍍、切割、封裝、測試等步驟。IC設計是芯片設計的核心,芯片制造包括晶圓制造和 晶圓加工。晶圓制造是用二氧化硅制作單晶硅的過程,包括:拉晶-滾磨-線切割-研磨-腐蝕-熱處理-邊緣拋光-正面拋光-清洗-檢測-外延。晶圓加工是晶圓進行邏輯電路制作的一步,包括:擴散-沉積-光刻-刻蝕-離子注入-拋光-金屬化等。
硅棒生成:硅介于絕緣體和導體間,是半導體的代表。通過摻雜可改變硅的導電性。沙子和碳冶煉形成純度99%的硅,把純硅繼續加熱成液態硅,并用細長的單晶硅放入液態硅中引導提拉,沉積提拉完成后是純度為99.9999%的兩頭呈錐形的晶錠。
晶圓切割:硅棒切割后形成的薄片就是晶圓。晶圓像一個“畫布”有不同的尺寸:75mm(3寸)、100mm(4寸)、125mm(5寸)、150mm(6寸)、200mm(8寸)、300mm(12寸)。
晶圓研磨:晶圓使用前進行打磨后形成一層氧化膜的過程稱晶圓研磨。
光刻工藝:光刻類似于在“畫布”上畫畫,是芯片制造過程中精密步驟之一,是根據芯片設計圖在晶圓表面畫出實際電路圖的過程。光刻工藝被用來制作光刻膠線條。首先,化學或機械方法去除硅片表面污染物。清洗和表面預處理后利用增粘劑(HMDS)進行底膜處理,有利于增強光刻膠的粘附性。之后是晶圓涂膠,是在晶圓表面涂一層光刻膠。旋涂將液相光刻膠旋涂到硅片表面。通過調整轉速和光刻膠黏度可調整光刻膠厚度。前烘是烘焙的步驟之一,作用是去除光刻膠中的溶劑,有利于提高硅片和光刻膠間的黏附性。曝光是投影光刻機產生的像轉移到光刻膠內的步驟,掩膜版圖的透光區與光刻膠曝光區域有關且曝光區域的光刻膠性質會發生改變。曝光后的光刻膠需要再次烘焙,稱曝光后烘(PEB),PEB具體功能取決于光刻膠類型和其他工藝要求。PEB可觸發某些化學反應,也可去除溶劑,并加速光刻膠內物質擴散,平滑光刻膠輪廓。顯影是將曝光的和化學改性后的光刻膠浸入顯影液中進行顯影。顯影結果與光刻膠極性有關,正性被曝光和化學改性的部分在顯影過程中移除,負膠相反,未被曝光的被顯影液移除。
蝕刻:離子束對晶圓轟擊,芯片設計圖可復制在晶圓表面。
離子注入:離子注入可改變硅導電性,晶圓上形成二極管、三極管、電阻等。
電鍍:晶圓表面鍍銅,完成電路圖晶體管間的連接。
化學機械拋光:拋光掉多余的銅,晶圓表面磨光、若需芯片有多層電路,可反復重復光刻到最后拋光的過程,可以得到一個布滿各層電路的晶圓。
晶圓切割:晶圓切成一個個獨立芯片的過程。
晶圓封裝:切割后的芯片經過封裝,一個完整的芯片就誕生了!