半导体是如何制造的？创建集成电路的分步指南

半导体的制造是一个高度复杂和精确的过程，涉及在硅晶片上制造集成电路（IC）的多个步骤。制造过程首先是形成层，如氨和层间绝缘体，然后用光刻技术制作图案。然后使用蚀刻技术根据图案塑造层，并进行掺杂以改变特定区域的电气性能。最后的步骤是去除光刻胶，确保半导体器件符合所需的规格。这一过程会重复多次，以建立现代半导体器件所需的复杂层和结构。

要点说明：

层的形成：
- 该工艺首先在层间绝缘体上形成氨层。这一层对于为后续步骤建立稳定的基础至关重要。
- 层间绝缘体通常由二氧化硅（SiO₂）等材料制成，是半导体器件中不同导电层之间的屏障。
光刻：
- 在氨气层上涂上一层耐光层，即光刻胶。该层对紫外线（UV）敏感，用于在晶片上创建图案。
- 包含所需电路图案的光掩膜被置于光刻胶之上。然后将晶片暴露在紫外线下，使暴露区域的光刻胶硬化。
显影光刻胶图案：
- 曝光后，对晶片进行显影，包括洗去光刻胶未曝光（软）的区域。这将留下与电路设计相匹配的图案光阻层。
- 该图案可作为后续蚀刻工艺的掩膜。
蚀刻：
- 蚀刻工艺可去除氨层和光刻胶图案未保护区域的层间绝缘体。根据所需的材料和精度，可采用湿化学蚀刻或干等离子体蚀刻。
- 其结果是在晶片上精确复制电路图案。
去除光阻：
- 蚀刻完成后，剩余的光刻胶将通过一种称为光刻胶剥离的工艺去除。通常使用化学溶剂或等离子灰化法来完成。
- 现在，晶圆已准备就绪，可以进行下一套工序，其中可能包括额外的分层、图案化和蚀刻。
掺杂：
- 掺杂是用杂质（掺杂剂）处理半导体特定区域以改变其电气特性的关键步骤。这样做的目的是在半导体中形成 n 型（富电子）或 p 型（富空穴）区域。
- 掺杂可通过离子注入或扩散等技术实现，即把掺杂原子引入半导体材料。
重复过程：
- 整个工艺要重复多次，才能形成现代半导体器件所需的复杂层和结构。每一次迭代都会增加一层新的电路，精确的对准（光刻对准）确保每一层相对于其他层的位置正确。
最终检查和测试：
- 在所有层和结构形成后，晶圆要经过严格的检查和测试，以确保半导体器件符合所需的规格。
- 有缺陷的器件会被识别出来，然后进行修复或废弃，而功能器件则准备封装并集成到电子产品中。

这一循序渐进的过程虽然在此有所简化，但其中包含了先进的技术和对细节的一丝不苟，从而生产出为当今电子设备提供动力的高性能半导体。

汇总表：

步骤	说明
层的形成	形成氨层和层间绝缘体层，以形成稳定的基底。
光刻技术	涂上光刻胶层并将其暴露在紫外线下以创建电路图案。
光刻胶的开发	未曝光的光致抗蚀剂会被洗掉，留下图案化的掩膜用于蚀刻。
蚀刻	蚀刻层以在晶片上复制电路图案。
去除光阻	剥离剩余的光阻，为进一步加工晶片做好准备。
掺杂	引入杂质以改变特定区域的电特性。
重复工艺	重复步骤可构建复杂的层和结构。
最终检验	对晶圆进行测试，确保设备在封装前符合规格要求。