半导体电子零件加工除了人们熟知的“设计→制造→封装→测试”四大环节以外,中间的整体环节其实很复杂,可分为前段制程和后段制程。
半导体电子零件加工首先要有最基本的材料——硅晶圆,通过在硅晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等),为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程。
由于芯片是高精度的产品,因此对制造环境有很高的要求,其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘均需控制的无尘室。
下面是主要的生产制程:
一、硅晶圆材料
晶圆是制作硅半导体IC所用之硅晶片,状似圆形,故称晶圆。材料是硅,芯片厂家用的硅晶片即为硅晶体,因为整片的硅晶片是单一完整的晶体,故又称为单晶体。
但在整体固态晶体内,众多小晶体的方向不相,则为复晶体(或多晶体)。生成单晶体或多晶体与晶体生长时的温度,速率与杂质都有关系。
二、光学显影
光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序,把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。
光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率,更在IC制程的进步上,扮演着最关键的角色。由于光学上的需要,此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为黄光区。
三、蚀刻技术
蚀刻技术是将材料使用化学反应物理撞击作用而移除的技术。可以分为:湿蚀刻:湿蚀刻所使用的是化学溶液,在经过化学反应之后达到蚀刻的目的;干蚀刻:干蚀刻则是利用一种电浆蚀刻。
电浆蚀刻中蚀刻的作用,可能是电浆中离子撞击晶片表面所产生的物理作用,或者是电浆中活性自由基与晶片表面原子间的化学反应,甚至也可能是以上两者的复合作用。现在主要应用等离子体刻蚀技术。
四、CVD化学气相沉积
化学气相沉积是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法,是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。