【芯路历程 pdf】鸟梧半导体产业兴第章

本文节选自《芯路》

鸟梧半导体产业 兴第3章_

v 化学性质和物理性质十分稳定，保障了世片的稳定性。

硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料。根据
SEMI 统计，2017 年全球95多 以上的半导体器件和99多 以上的集成电
路采用硅作为衬底材料。

3. 1. 2 ”从沙到虽

那么看似音通的沙子要经过怎样的历练才能成制造必户的品圆呢?

硅在沙子中的形态通常是二氧化硅〈Si0, ) ，而制造芯片需要的
是单品硅 〈Si) ，我们需要先将沙子与焦狐、煤或木屑等混合，在石
墨电弧炉中融温加热，将二氧化硅还原为硅，这梓可以狄得纯度大约
为98% 的多唱硅。接下来需要将多昂硅通过一系列化学过程 〈主要
采用三氧氨硅法) 逐步纯化，得到纯度在 9N 以上的电子级多品硅。

用做世族材料的硅，必须是单蝇硅。单暗硅和多多硅的区别在于
材料中硅原子排列的方向是不是有序的，单唱硅是有序排列，多晶硅
是无序排列。单品硅的生长通和采用提拉法进行，首先将多唱硅原料
放在石英干锅中加热熔化，再将籽晶”放人熔体中，控制合适的温
度，边旗转边提拉，获得铬笔状单品硅狂，册用销石刀将单品硅狂模
回切割成圆片，抛光打麻后，即可得到硅蝇圆，也称为“抛光上户 。
单蝇硅狂的直径决定了品圆的直径，目前主流的直径扩才为6 燃二、
8 英寸以及 12 类才。

na

从沙子到硅片

瑟 ”籽唱是具有和所需唱体相同品向的小品体，是生长单品的种千，也叫剖种。用不
同晶向的籽晶作品种，会得到不同晶向的单晶。

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3.1.3 方寸间造天地

在品圆上制造必片需要经过上上个工序，主要的工艺步骤包括光
刻、刻蚀、返杂 、溥膜沉积等。

光刻的目的是把设计好的图形转印到唱圆上。首先我们在品圆上
涂一层光刻胶，光刻胶 〈正胶) 的特性是经过特定频率光线的照射
后，可以洲解在显影液里。然后将设计好图形的担膜版单在品圆之
上 ，用光刻机进行曝光，有些光线透过掩膜版照射到光刻胶上，有些
光线被掩膜版上的图形阻挡。上曝光之后，将品圆放在显影液里浸泡，
被光线照射过的光刻胶深解，品圆表面就留下了和掩膜版一样的光刻
胶图形。

光刻是唱圆加工制造中最核心的工艺，郧圆加工的工艺水平
主要取决于光刻的精度。通和我们次的28 纳米或14 纳米工乙，
RE (最小线儿) 。铝圆上
能够加工的图形尺寸越小，那么同样复杂度的芯片电路所占的面
积就越小， 上国上生息加加由来的 片数量也就越多。由于

心片的加工步骤都是以品圆为单位进行的，平均下来单个必乒的
成本也就很低。 当然，最小线宽的缩小不仅能审来必片成本的下
降，还有很多其他好处，比如功耗的降低、集成度的提高以及良
品率的提升等。

得到光刻图形后，惑可以进行下一步的加工，比如刻蚀 、迭杂或
竹膜沉积等。刻蚀可以将设有被光刻胶保护的部分侵蚀抒，一般用来
在唱圆上控槽，通凋分为干法刻蚀和湿法刻蚀，前者主要采用等离子
体过击，后者一般采用游剂浸泡浴解。刻蚀完成后，清除残余光刻
胶，就得到了想要的凹槽图案。为了改变半导体的电学性质，在晶圆
上形成 PN 续、电阻、欧姆接触等结构，我们还需要将特定的杂质
(一般是于、区族元素，比如奉、砷、硼等) 挫入特定的区域中。小
尺二工艺条件下最主要的挨杂方法是离子注入，它直接将具有很高肯
量的杂质离子注和人半导体衬底中，可以精确控制挫杂的深度和浓度。

一

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