晶圆制造

晶圆（WAFER）：多指单晶硅圆片，由普通硅沙拉制提炼而成，是最常用的半导体材料。按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸等规格，近来已经发展出16英寸甚至更大规格。晶圆越大，同一圆片上可生产同规格的IC就多，可有效降低IC成本。

半导体晶圆制造的基本原理，主要是将经过精密设计的电路，藉由光罩逐层（Layer by Layer）的转移至矽晶圆上，以制造出所需的IC产品。主要的加工步骤包括化学清洗（Chemical clean）、氧化∕薄膜沈积(Oxidation∕Metal deposition)、光罩投影(Photolithography)、蚀刻(Etching)、离子植入（Ion implant）、扩散(Diffuse)、光阻去除、检验与量测等[34]，总加工步骤随著历年曝光方式的改变及线路线宽的减少而与日遽增。以动态随机存取记忆体（DRAM）为例，制作过程非常困难且繁复，如将量测与检验等步骤纳入考量，总制程步骤已超过五百道以上。

晶圆制造的基本流程，是将矽晶圆投入制程中，经过化学清洗、氧化∕薄膜沈积等程序后，会於矽晶圆表面形成一层矽氧化膜，此薄膜经过上光阻液、并配合光罩於黄光区进行曝光、显影，就可将光罩上的电路图移转至矽晶圆上。经过特殊光线照射后的光阻液会产生变化，使得此部份的光阻液可利用化学药品或腐蚀性气体去除而露出矽氧化膜，此为蚀刻（Etching）过程。露出的矽氧化膜经离子植入制程，於晶圆表面植入硼、砷和磷等离子，以形成半导体电子元件。接下来以金属贱镀的方式，於晶圆表面贱镀能够导电的金属层，以连接电子元件，并以表面绝缘保护，就可完成其中一个层（Layer）的制造。如此一层一层的层叠架构，就可将电路图完全的移转至矽晶圆上，完成所制造的IC产品，不同功能的IC产品所需的层数也不相同，视其复杂度而定。以下便针对上述几个单元制作略述其制造、生产特性以及所使用的设备。

芯片是怎么制作出来的如下：

一、芯片设计。

芯片属于体积小，但高精密度极大的产品。想要制作芯片，设计是第一环节。设计需要借助EDA工具和一些IP核，最终制成加工所需要的芯片设计蓝图。

二、沙硅分离。

所有的半导体工艺都是从一粒沙子开始的。因为沙子中蕴含的硅是生产芯片“地基”硅晶圆所需要的原材料。所以我们第一步，就是要将沙子中的硅分离出来。

三、硅提纯。

在将硅分离出来后，其余的材料废弃不用。将硅经过多个步骤提纯，已达到符合半导体制造的质量，这就是所谓的电子级硅。

四、将硅铸锭。

提纯之后，要将硅铸成硅锭。一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体，重量大约为1千克，硅的纯度达到了99.9999%。

五、晶圆加工。硅锭铸好后，要将整个硅锭切成一片一片的圆盘，也就是我们俗称的晶圆，它是非常薄的。随后，晶圆就要进行抛光，直至完美，表面如镜面一样光滑。硅晶圆的直径常见的有8英寸（2mm）和12英寸（3mm），直径越大，最终单个芯片成本越低，但加工难度越高。

六、光刻。首先在晶圆上敷涂上三层材料。第一层是氧化硅，第二层是氮化硅，最后一层是光刻胶。再将设计完成的包含数十亿个电路元件的芯片蓝图制作成掩膜，掩膜可以理解为一种特殊的投影底片，包含了芯片设计蓝图，下一步就是将蓝图转印到晶圆上。这一步对光刻机有着极高的要求。紫外线会透过掩膜照射到硅晶圆上的光刻胶上，光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩膜上的一致。用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后，清除全部光刻胶，露出一个个凹槽。

七、蚀刻与离子注入。首先要腐蚀掉暴露在光刻胶外的氧化硅和氮化硅，并沉淀一层二氧化硅，使晶体管之间绝缘，然后利用蚀刻技术使最底层的硅暴露出来。然后把硼或磷注入到硅结构中，接着填充铜，以便和其他晶体管互连，然后可以在上面再涂一层胶，再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构，就像密集交织的高速公路。

经过上述流程，我们就得到了布满芯片的硅晶圆。之后用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来，焊接到基片上，装壳密封。之后经过最后的测试环节，一块块芯片就做好了。

化学镀优点有很多，同样也有缺点。

在处理废水时，若废水中的添加剂不多，成分简单，则会容易处理，有些镀液会添加缓冲剂，比如硼酸，也可能会添加光亮剂，湿润剂等等。这些都不会对废液的性质产生太大的影响，因为容易降解或者处理。但是化学反应镀镍时添加的络合剂就会对废水产生比较大的影响，它本身就对镍离子具有络合作用，在废水中也会吸附镍离子，重金属捕捉剂，螯合剂等方法都无法解决这个问题，使除镍对于电镀行业成为难题。

化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。

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