这可能最简单的半导体工艺流程（一文看懂芯片制作流程）.pdfVIP

这这可可能能最最简简单单的的半半导导体体⼯⼯艺艺流流程程 （（⼀⼀⽂⽂看看懂懂芯芯⽚⽚制制作作流流程程）） ⾸先要知道foundry从供 商 （硅⽚供 商）那⾥拿到的晶圆 （也叫wafer，我们后⾯简称wafer）是⼀⽚⼀⽚的，半径为 100mm （8⼨⼚）或者是150mm （12⼨⼚）的晶圆。如下图，其实就是类似于⼀个⼤饼，我们把它称作衬底。 但是呢，我们这么看不太⽅便，我们从下往上看，看截⾯图，也就是变成了下图这个样⼦。 制制作作Well和和反反型型层层：： 也就是通常说的阱，well是通过离⼦植⼊ （Ion Implantation，后⾯简称imp）的⽅式进⼊到衬底上的，如果要制作NMOS，需 要植⼊P型well，如果制作PMOS，需要植⼊N型well，为了⽅便⼤家了解，我们拿NMOS来做例⼦。离⼦植⼊的机器通过将需 要植⼊的P型元素打⼊到衬底中的特定深度，然后再在炉管中⾼温加热，让这些离⼦活化并且向周围扩散。这样就完成了well 的制作。制作完成后是这个样⼦的。 在制作well之后，后⾯还有其他离⼦植⼊的步骤，⽬的就是控制沟道电流和阀值电压的⼤⼩，⼤家可以统⼀叫做反型层。如果 是要做NMOS，反型层植⼊的是P型离⼦，如果是要做PMOS，反型层植⼊的是N型离⼦。植⼊之后是下⾯这个模型。 这⾥⾯有很多内容的，⽐如离⼦植⼊时的能量，⾓度，离⼦的浓度等等，那些不在这⼀期当中，⽽且我相信你了解那⼀些的 话，肯定是圈内⼈，你肯定有⽅法了解到。 制制作作SiO2：： 后⾯就会制作⼆氧化硅 （SiO2，后⾯简称Oxide），在CMOS的制作流程中，制作oxide的⽅法有很多。在这⾥SiO2是⽤在栅 极下⾯的，它的厚度直接影响了阀值电压的⼤⼩和沟道电流的⼤⼩。所以⼤多数foundry在这⼀步都是选择质量最⾼，厚度控 制最精确，均匀性最好的炉管氧化⽅法。其实很简单，就是在通氧⽓的炉管中，通过⾼温，让氧⽓和硅发⽣化学反 ，⽣成 SiO2。这样就在Si的表⾯⽣成了薄薄的⼀层SiO2，如下⾯的图形。 栅栅端端Poly的的形形成成：： 但是到这⾥还没结束，SiO2只是相当于螺纹，真正的栅极 （Poly）还没有开始做呢。所以我们下⼀步就是在SiO2上⾯铺⼀层 多晶硅 （多晶硅也是单⼀的硅元素组成，但是晶格排列⽅式不同。你千万不要问我为什么衬底⽤单晶硅，栅极⽤多晶硅，这个 有⼀本书叫半导体物理，您可以了解下，尴尬~）。Poly也是CMOS⾮常关键的⼀个环节，但是poly的成分是Si，不能像⽣长 SiO2那样通过直接和Si衬底直接反 ⽣成。这就需要传说中的CV （化学⽓相沉淀，Chemical Vapor eposition），就是在 真空中发⽣化学反 ，将⽣成的物体沉淀到wafer上，在这个例⼦中，⽣成的物质就是多晶硅，然后沉淀到wafer上 （这⾥要多 说⼀句，poly是⽤CV 的⽅法在炉管中⽣成的，所以poly的⽣成不是⽤的纯正CV 的机台）。 但是这种⽅法形成的多晶硅会在整⽚wafer都沉淀下来，沉淀之后是这个样⼦。 Poly和和SiO2的的曝曝光光：： 到了上⾯这⼀步，其实已经形成我们想要的垂直结构了，最上⾯是poly ，下⾯是SiO2，再到下⾯是衬底。但是现在整⽚wafer 都是这样，其实我们只需要⼀个特定位置是“⽔龙头”结构。于是就有了整个⼯艺流程中最最关键的⼀步— 曝光。 我们先在wafer表⾯铺⼀层光刻胶，也叫光阻 （很难解释光刻胶的概念是什么，我相信你看着看着就懂了）就变成了这个样 ⼦。 然后再⽤定义好的掩膜版 （掩膜版上已经定义好了电路图形）放在上⾯，最后⽤特定波长的光线照射，被照射的地⽅光阻会变 活化，由于被掩膜版挡住的地⽅没有被光源照到，所以这块光阻没有被活化。 由于被活化的光刻胶特别容易被特定化学液体洗掉，⽽没有被活化的光刻胶不能被洗掉，所以通过照射后，再⽤特定的液体洗 掉已经活化的光刻胶，最后就变成了这个样⼦，在需要保留Poly和SiO2的地⽅留下光阻，在不需要保留的地⽅除去光阻。 Poly和和SiO2的的刻刻蚀蚀：： 这之后就是把那些多余的Poly和SiO2刻蚀掉，也就是除去掉，这个时候使⽤的是定向刻蚀。在刻蚀的分类中，有⼀种分法是 定向刻蚀和⾮定向刻蚀，定向刻蚀就是指在某个特定⽅向进⾏刻蚀，⽽⾮定向刻蚀就是不定向的 （⼀不⼩⼼⼜说多了，总之就 是通过特定的酸碱，在某个特定的⽅向除去SiO2）。在这个例⼦中我们采取向下的定向刻蚀除去SiO2，变成了这个样⼦。 最后再除去光阻，这个时候除去光阻的⽅法就不是上⾯提到的通过光的照射活化，⽽是通过其他⽅式，因为我们不需要在这个 时候定