2020年8月26日,台积电(南京)有限公司总经理罗镇球在2020世界半导体大会上表示,台积电的5纳米产品已经进入批量生产阶段,3纳米产品在2021年面世,并于2022年进入大批量生产。下面小编给大家介绍一下“半导体芯片制造流程 半导体芯片的主要应用”

1.半导体芯片制造流程

1、沉积

沉积步骤从晶圆开始,晶圆是从99.99%的纯硅圆柱体(也叫“硅锭”)上切下来的,并被打磨得极为光滑,然后再根据结构需求将导体、绝缘体半导体材料薄膜沉积到晶圆上,以便能在上面印制第一层。这一重要步骤通常被称为 "沉积"。

2、光刻胶涂覆

晶圆随后会被涂覆光敏材料“光刻胶”(也叫“光阻”)。光刻胶也分为两种——“正性光刻胶”和“负性光刻胶”。

正性和负性光刻胶的主要区别在于材料的化学结构和光刻胶对光的反应方式。对于正性光刻胶,暴露在紫外线下的区域会改变结构,变得更容易溶解从而为刻蚀和沉积做好准备。负性光刻胶则正好相反,受光照射的区域会聚合,这会使其变得更难溶解。正性光刻胶在半导体制造中使用得最多,因其可以达到更高的分辨率,从而让它成为光刻阶段更好的选择。现在世界上有不少公司生产用于半导体制造的光刻胶。

3、光刻

光刻在芯片制造过程中至关重要,因为它决定了芯片上的晶体管可以做到多小。在这个阶段,晶圆会被放入光刻机中(没错,就是ASML生产的产品),被暴露在深紫外光(DUV)下。很多时候他们的精细程度比沙粒还要小几千倍。

4、刻蚀

下一步是去除退化的光刻胶,以显示出预期的图案。在"刻蚀"过程中,晶圆被烘烤和显影,一些光刻胶被洗掉,从而显示出一个开放通道的3D图案。刻蚀工艺必须在不影响芯片结构的整体完整性和稳定性的情况下,精准且一致地形成导电特征。先进的刻蚀技术使芯片制造商能够使用双倍、四倍和基于间隔的图案来创造出现代芯片设计的微小尺寸。

和光刻胶一样,刻蚀也分为“干式”和“湿式”两种。干式刻蚀使用气体来确定晶圆上的暴露图案。湿式刻蚀通过化学方法来清洗晶圆。

5、离子注入

一旦图案被刻蚀在晶圆上,晶圆会受到正离子或负离子的轰击,以调整部分图案的导电特性。作为晶圆的材料,原料硅不是完美的绝缘体,也不是完美的导体。硅的导电性能介于两者之间。

将带电离子引导到硅晶体中,让电的流动可以被控制,从而创造出芯片基本构件的电子开关——晶体管,这就是 "离子化",也被称为 "离子注入"。在该层被离子化后,剩余的用于保护不被刻蚀区域的光刻胶将被移除。

6、封装

在一块晶圆上制造出芯片需要经过上千道工序,从设计到生产需要三个多月的时间。为了把芯片从晶圆上取出来,要用金刚石锯将其切成单个芯片。这些被称为“裸晶”的芯片是从12英寸的晶圆上分割出来的,12英寸晶圆是半导体制造中最常用的尺寸,由于芯片的尺寸各不相同,有的晶圆可以包含数千个芯片,而有的只包含几十个。

半导体芯片制造流程

2.半导体芯片的主要应用

新能源领域:在可再生能源领域,在将风电和太阳能电力接入电网以及减少输电损耗方面,都发挥了极其重要的作用;绿色能源、电动汽车、绿色电子照明等新兴领域正在成为功率器件市场应用的新热点,需求强劲。

新能源领域:在可再生能源领域,在将风电和太阳能电力接入电网以及减少输电损耗方面,都发挥了极其重要的作用;绿色能源、电动汽车、绿色电子照明等新兴领域正在成为功率器件市场应用的新热点,需求强劲。

4C产业:国内各主要IT产品仍将保持旺盛的市场需求,笔记本电脑、显示器、打印机、电视机、组合音响、激光视盘机等传统产品以及新兴汽车电子均将在未来保持平稳增长。随着空调、节能电机等电子产品产能向ZG大陆转移,功率半导体的需求也将成倍地增加。

智能电网领域:功率半导体在提高整个电力供应链--从发电、输配电到Z后的用电--的能效方面发挥着至关重要的作用。

半导体芯片的主要应用