FAB工艺流程
学术
2024-10-06 18:01
北京
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文章来源：学习那些事
原文作者：fastwriter
FAB工艺流程，即半导体制造流程，是将半导体材料（如硅）加工成集成电路（IC）芯片的一系列复杂过程。这个高度精密的制造过程是现代电子工业的基石，让我们能够生产出应用于手机、电脑、汽车及各种智能设备中的微处理器和内存芯片等。FAB，即Fabrication，意为制造，在半导体行业中特指用于生产集成电路的工厂及其制造过程。FAB工艺流程涵盖了从晶圆制造到最终测试的一系列步骤，每一步骤都对芯片的性能和产量有决定性的影响。下面详细解读这一复杂过程：制作集成电路的第一步是制造硅晶圆。采用约化法将多晶硅净化为单晶硅，然后通过提拉法（如Czochralski（CZ）生长法）生长成大直径的单晶硅柱。接着将单晶硅柱切割成薄片，经抛光后形成平滑的晶圆，为后续工艺提供基底。在洁净的环境中，将晶圆表面氧化形成一层绝缘的二氧化硅膜，这一步是制作绝缘层和后续掩模工艺的基础。光刻是一种将电路图案转移到晶圆表面的过程。这一步涉及涂布光刻胶、干燥、曝光（通过遮罩）、发展、硬化等一系列操作，精细控制图案的转移过程。刻蚀是移除选定区域的材料以形成电路图案的过程。湿法刻蚀使用化学溶液，而干法刻蚀（如反应离子刻蚀）利用等离子体刻蚀技术，提供了更高的精确度和图案保真度。离子注入是用来掺杂晶圆，通过将掺杂剂（如硼或砷）的离子以高速射入晶圆，改变其电学性质，形成n型或p型硅。6. 化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）利用CVD和PVD技术在晶圆表面沉积绝缘层、导电层和金属层。这些薄膜用于构成晶体管的各个部分和互连。CMP是一个将晶圆表面平坦化的过程，目的是为了保证后续层叠构造的精确度和一致性。重复执行光刻到CMP的过程，构建出复杂的多层电路结构。每一层都需要经过精确的对准以确保连结的正确。利用电镀或CVD技术形成微细的金属导线，连接晶体管和其他元件，实现电路的功能。自动光学检测设备用来检查图案的错误和缺陷，确保每一步工艺都按照设计标准进行。将完成的晶圆切割成单个的芯片，通过引线键合、焊接或其他方法，将芯片安装到封装体内并连接到外部接口。对每个封装好的芯片进行电学性能测试，根据测试结果对芯片进行分级和分选。FAB工艺流程是一项高科技、高精度、高难度的技术挑战，涉及众多先进的物理、化学和材料科学知识。随着技术的进步，FAB工艺正向更小的制程尺寸、更高的集成度、以及更低的能耗方向发展，满足高科技时代对微型化、高性能电子产品的需求。每一步工艺的完善都是集成电路制造业不断创新和发展的见证，也是现代工业文明的重要基石。END
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编辑：猫薄荷
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