原标题：揭秘半导体制造全流程（上篇）

半导体制造全流程是一个复杂而精细的过程，涉及多个关键步骤。以下是对半导体制造全流程（上篇）的揭秘：

一、晶圆加工

1. 原材料准备

• 原材料：沙子（主要成分是二氧化硅）是半导体制造的重要原材料。提取高纯度硅材料需要使用硅砂，这是一种二氧化硅含量高达95%的特殊材料。

2. 硅提纯

• 过程：将沙子加热，分离其中的一氧化碳和硅，并不断重复该过程，直至获得超高纯度的电子级硅（EG-Si）。

• 结果：高纯度硅熔化成液体后，再凝固成单晶固体形式，称为“锭”。

3. 硅锭切割

• 方法：使用金刚石锯将硅锭的两端切掉，然后将其切割成一定厚度的薄片。

• 薄片直径：决定了晶圆的尺寸。更大更薄的晶圆能被分割成更多的可用单元，有助于降低生产成本。

4. 表面处理

• 步骤：切割后的薄片被称为“裸片”，其表面凹凸不平，无法直接在上面印制电路图形。因此，需要先通过研磨和化学刻蚀工艺去除表面瑕疵，然后通过抛光形成光洁的表面，再通过清洗去除残留污染物。

二、氧化

1. 目的

• 在晶圆表面形成一层保护膜，以保护晶圆不受化学杂质影响、避免漏电流进入电路、预防离子植入过程中的扩散以及防止晶圆在刻蚀时滑脱。

2. 过程

• 去除杂质：首先通过四个步骤去除晶圆表面的有机物、金属等杂质及蒸发残留的水分。

• 高温氧化：将清洁后的晶圆置于800至1200摄氏度的高温环境中，通过氧气或蒸气的流动在晶圆表面形成一层二氧化硅（即“氧化物”）层。

3. 氧化类型

• 干法氧化：使用纯氧产生二氧化硅层，速度慢但氧化层薄而致密。

• 湿法氧化：同时使用氧气和高溶解度的水蒸气，生长速度快但保护层相对较厚且密度较低。

三、光刻

1. 目的

• 通过光线将电路图案“印刷”到晶圆上，是半导体制造中的关键步骤之一。

2. 过程

• 涂覆光刻胶：在晶圆表面（通常是氧化层上）涂覆一层光刻胶。光刻胶通过改变化学性质的方式让晶圆成为“相纸”。

• 曝光：通过控制光线照射，使光线穿过包含电路图案的掩膜，将电路图案印制到下方涂有光刻胶的晶圆上。

• 显影：在晶圆上喷涂显影剂，去除图形未覆盖区域的光刻胶，使印刷好的电路图案显现出来。

3. 光刻胶类型

• 正胶：受光后会分解并消失，留下未受光区域的图形。

• 负胶：受光后会聚合并让受光部分的图形显现出来。

总结

半导体制造全流程（上篇）主要介绍了晶圆加工、氧化和光刻三个关键步骤。从原材料沙子到高纯度硅的提取，再到晶圆的切割和表面处理，每一步都需要精确控制以确保最终产品的质量。而氧化过程则在晶圆表面形成了一层保护膜，为后续的制造步骤提供了保护。光刻则是将电路图案精确印制到晶圆上的关键步骤，其精细度直接决定了成品芯片的集成度和性能。