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芯片制造有多难?详解芯片光刻的流程

作者:克洛智动未来

作为半导体产业、集成电路制造装备领域,核心部件的重要供应商,十几年来,克洛诺斯运动控制解决方案已经在微小的世界中实现了巨大的飞跃。拥有半导体纳米定位平台、纳米级晶圆检测、晶圆切割平台,以及自主研发的±50纳米气浮平台等半导体设备,通过创新技术和完美服务,提供不断创造行业新高的整合解决方案。

芯片制造有多难?详解芯片光刻的流程

信息来自:克洛诺斯官网http://xyz.factoryun.com/sy, 点击图片放大查看产品内容

其中±50纳米气浮平台主要应用于晶圆制造领域,以超高精密运动控制技术针对晶圆制作环节进行精确检测,从而保证成品的合格率。

芯片不是天然长出来的,它的诞生,是个复杂漫长的旅行。制造芯片需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。

芯片的制造包含数百个步骤,从设计到量产可能需要四个月的时间。在晶圆厂的无尘室里,珍贵的晶圆片通过机械设备不断传送,整个过程中,空气质量和温度都受到严格控制

芯片制造有多难?详解芯片光刻的流程

芯片是如何制作出来的?

芯片制造有多难?详解芯片光刻的流程

芯片制造的关键工艺:10大步骤

Step1 沉积

制造芯片的第一步,通常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。

Step2 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。

Step3 曝光

在掩模版上制作需要印刷的图案蓝图。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。

Step4 计算光刻

光刻期间产生的物理、化学效应可能造成图案形变,因此需要事先对掩模版上的图案进行调整,确保最终光刻图案的准确。例如ASML将现有光刻数据及圆晶测试数据整合,制作算法模型,精确调整图案。

Step5 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,部分涂层留出空白部分。

Step6 刻蚀

显影完成后,使用气体等材料去除多余的空白部分,形成3D电路图案。

Step7 计量和检验

芯片生产过程中,始终对晶圆进行计量和检验,确保没有误差。检测结果反馈至光刻系统,进一步优化、调整设备。这一部,就需要用到纳米级超精密运动平台这一关键设备了。

Step8 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整。

Step9 视需要重复制程步驟

从薄膜沉积到去除光刻胶,整个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,这一流程需要不断重复,可多达100次。

Step10 封装芯片

最后一步,运用超精密运动平台,进行晶圆切割,获得单个芯片,封装在保护壳中。这样,成品芯片就可以用来生产电视、平板电脑或者其他数字设备了!

芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠。芯片制造为国之重器,克洛诺斯±50纳米气浮平台让国产半导体制造如虎添翼!