制造芯片须要在晶圆片上不断累加图案,这些图案纵向连接,可达100多层。
芯片制造的关键工艺(10大步骤)
沉积

制造芯片的第一步,常日是将材料薄膜沉积到晶圆上。材料可以是导体、绝缘体或半导体。
光刻胶涂覆
进行光刻前,首先要在晶圆上涂覆光敏材料“光刻胶”或“光阻”,然后将晶圆放入光刻机。
曝光
在掩模版上制作须要印刷的图案蓝图。晶圆放入光刻机后,光束会通过掩模版投射到晶圆上。光刻机内的光学元件将图案缩小并聚焦到光刻胶涂层上。在光束的照射下,光刻胶发生化学反应,光罩上的图案由此印刻到光刻胶涂层。
打算光刻
光刻期间产生的物理、化学效应可能造成图案形变,因此须要事先对掩模版上的图案进行调度,确保终极光刻图案的准确。ASML将现有光刻数据及圆晶测试数据整合,制作算法模型,精确调度图案。
烘烤与显影
晶圆离开光刻机后,要进行烘烤及显影,使光刻的图案永久固定。洗去多余光刻胶,部分涂层留出空缺部分。
刻蚀
显影完成后,利用气体等材料去除多余的空缺部分,形成3D电路图案。
计量和考验
芯片生产过程中,始终对晶圆进行计量和考验,确保没有偏差。检测结果反馈至光刻系统,进一步优化、调度设备。
离子注入
在去除剩余的光刻胶之前,可以用正离子或负离子轰击晶圆,对部分图案的半导体特性进行调度。
视须要重复制程步驟
从薄膜沉积到去除光刻胶,全体流程为晶圆片覆盖上一层图案。而要在晶圆片上形成集成电路,完成芯片制作,这一流程须要不断重复,可多达100次。
封装芯片
末了一步,切割晶圆,得到单个芯片,封装在保护壳中。这样,成品芯片就可以用光降盆电视、平板电脑或者其他数字设备了!
迷你摩天算夜楼
正如上文提到的“视须要重复制程步骤”,当代芯片的构造可多达100层,须要以纳米级的精度相互叠加,这精度又称为“套刻精度”。芯片上光刻的各层图案大小不一,这意味着,光刻各层图案须要用到不同设备。ASML的DUV深紫外线光刻机有数种不同的机种,适宜最小图案的关键性光刻需求以及普通图案的正常光刻。
多干净才干净?
要知道,无论灰尘或异物如何眇小,一旦落到晶圆上,都会破坏芯片。何况当代芯片有些须要经历几十乃至上百层的制程,如何担保芯片生产的良率,晶圆厂的清洁度至关主要。
无尘室到底有多清洁?
比我们日常生活的空间要干净10,000倍旁边!
大多数芯片制造商的 “ISO 1级”无尘室都能做到险些“零粉尘”,详细来说,在每立方米空气中,100到200纳米的颗粒不超过10个,且没有大于200纳米的颗粒。比较之下,一家干净的当代医院里,每立方米空气中含有粉尘颗粒约10,000个,这差距可不是一点点。
无尘室内的空气不断过滤、循环。员工须要穿着分外的事情服(又称“兔子服”),坚持零粉尘的事情环境。
ASML的光刻机工厂位于荷兰菲尔德霍芬,ASML的设备也都产自无尘室。
各种芯片制造模式
IDMs是指同时设计并制造芯片,代表企业包括英特尔和三星。Foundries则是根据条约为其他公司制造芯片,代表企业包括台积电、格芯和联电。而Fabless自身不设晶圆厂,如高通、英伟达和超微半导体。他们专注芯片设计,不涉及生产举动步伐培植和掩护,从而避免高昂的本钱。这些公司可能将生产外包给代工厂。
来源:ASML