【產業分析】#04 晶圓代工企業的生產工藝流程(以中芯國際為例)

2021-02-25 獵星筆記

中芯國際公司主要以晶圓代工模式從事集成電路製造業務,主要工藝流程如下:

集成電路晶圓代工指以8 英寸或12 英寸的晶圓為原材料,藉助載有電路信息的光掩模,運用光刻和刻蝕等工藝流程,將客戶要求的電路布圖集成於晶圓上。

上述過程中,晶圓經過光刻和刻蝕等工藝流程的多次循環,逐層集成,並經離子注入、退火、擴散、化學氣相沉積、物理氣相沉積、化學機械研磨等流程,最終在晶圓上實現特定的集成電路結構。

主要流程如下:

1、晶圓清洗、熱氧化

晶圓的清洗是指通過將晶圓沉浸在不同的清洗藥劑內或通過噴頭將調配好的清洗液藥劑噴射於晶圓表面進行清洗,再通過超純水進行二次清洗,以去除晶圓表面的雜質顆粒和殘留物,確保後續工藝步驟的準確進行。

晶圓的熱氧化是指在800℃~1,150℃的高溫下,用熱氧化方法在其表面形成二氧化矽薄膜。

2、光刻

光刻的主要環節包括塗膠、曝光與顯影。

塗膠是指通過旋轉晶圓的方式在晶圓上形成一層光刻膠;

曝光是指先將光掩模上的圖形與晶圓上的圖形對準,然後用特定的光照射。光能激活光刻膠中的光敏成分,從而將光掩模上的電路圖形轉移到光刻膠上;

顯影是用顯影液溶解曝光後光刻膠中的可溶解部分,將光掩模上的圖形準確地用晶圓上的光刻膠圖形顯現出來。

3、刻蝕

刻蝕主要分為幹法刻蝕和溼法刻蝕,指未被光刻膠覆蓋的材料被選擇性去除的過程。

幹法刻蝕主要利用等離子體對特定物質進行刻蝕。溼法刻蝕主要通過液態化學品對特定物質進行刻蝕。

4、離子注入、退火

離子注入是指將硼、磷、砷等離子束加速到一定能量,然後注入晶圓材料的表層內,以改變材料表層物質特性的工藝。

退火是指將晶圓放置於較高溫度的環境中,使得晶圓表面或內部的微觀結構發生變化,以達到特定性能的工藝。

5、擴散

擴散是指在高溫環境下通過讓雜質離子從較高濃度區域向較低濃度區域的轉移,在晶圓內摻入一定量的雜質離子,改變和控制晶圓內雜質的類型、濃度和分布,從而改變晶圓表面的電導率。

6、化學氣相沉積

化學氣相沉積是指不同分壓的多種氣相狀態反應物在一定溫度和氣壓下在襯底表面上進行化學反應,生成的固態物質沉積在晶圓表面,從而獲得所需薄膜的工藝技術。

7、物理氣相沉積

物理氣相沉積是指採用物理方法,如真空蒸發、濺射鍍膜、離子體鍍膜和分子束外延等,在晶圓表面形成金屬薄膜的技術。

8、化學機械研磨

化學機械研磨是指同時利用機械力的摩擦原理及化學反應,藉助研磨顆粒,以機械摩擦的方式,將物質從晶圓表面逐層剝離以實現晶圓表面的平坦化。

9、晶圓檢測

晶圓檢測是指用探針對生產加工完成後的晶圓產品上的集成電路或半導體元器件功能進行測試,驗證是否符合產品規格。

10、包裝入庫

包裝入庫是指對檢測通過的生產加工完成後的晶圓進行真空包裝入庫。

本文參考:

1、中芯國際招股書(P126)

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