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湿法刻蚀最新视觉报道_湿法刻蚀工艺(2024年11月全程跟踪)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：热点更新日期：2024-11-26

湿法刻蚀

硅通孔（Through silicon via, TSV）互连结构在先进封装领域中是最为普遍的结构。TSV技术是指在硅介质层上开孔并填充导体﹐以实现介质层上下方垂直互连的技术。TSV结合微凸点，可在三维方向上获得最大的堆叠密度及最小的外形尺寸，通过硅通孔的垂直电气互连以实现更小的互连长度、降低信号延迟以及减小电容和电感，显著提升系统性能，降低系统功耗，是继引线键合和倒装芯片之后的第三代封装互连技术。深孔刻蚀是TSV的关键工艺，目前通孔方法主要有Bosch刻蚀、激光钻孔和湿法刻蚀三种，其中Bosch刻蚀是首选技术。Bosch刻蚀是一种典型的深反应离子刻蚀(Deep reactive ion etching, DRIE)工艺，分为刻蚀和钝化两个循环周期，通常选择ICP刻蚀设备。ICP刻蚀设备通过特设计的双等离子体源实现对腔室内等离子体密度的均匀控制，满足硅高深宽比刻蚀工艺的要求。

晶圆级封装全流程详解：从起步到完成晶圆级封装（WLP）是一种在晶圆制造过程中直接进行封装的技术。与传统的封装方法不同，WLP采用半导体制造工艺，并在切割晶圆成单个芯片之前，在整个晶圆上进行封装。以下是WLP的基本工艺流程：晶圆准备（Fab-out Wafer）𐟏튨🙦˜秊𔤸ꥰ装过程的起点。首先，需要一个已经完成制造并形成电路结构的晶圆。在晶圆表面覆盖一层钝化层（Passivation Layer），以保护电路不受外界湿气和化学物质的影响。薄膜沉积与厚光刻胶涂覆（Thin Film Deposition & TPR Coating）𐟔犥œ詒化层上沉积一层金属薄膜，通常是Ti、Cu、Cr或Au，作为电镀的金属种子层。然后，在金属薄膜上涂覆一层厚光刻胶并曝光显影，打开特定区域，有些部位则被光刻胶覆盖。铜电镀（Cu Electroplating）𐟛 ️ 通过电镀工艺在已经图形化的光刻胶上电镀铜层。这一步形成较厚的RDL（重布线层），将PAD上的信号引出。光刻胶去除与薄膜蚀刻（TPR Strip & Thin Film Etching）𐟔銧绩™䨦†盖在不需要电镀的地方的光刻胶，暴露出下面的金属层。然后，蚀刻掉未被光刻胶保护的金属薄膜部分，一般采用湿法刻蚀。介电层涂覆（Dielectric Coating）𐟛᯸ 在已经形成的金属结构上涂覆一层介电材料，如氧化硅或PI等，以隔离金属层并保护它们不受外界环境的影响。锡球安装（Ball Mounting）𐟔銥œ褻‹电层上的特定位置安装焊球。锡球用于实现芯片到电路板的电气连接。通过以上步骤，晶圆级封装过程完成，为芯片的最终生产和测试打下基础。

干法刻蚀：芯片制造的雕刻艺术 𐟎芣## 引入在集成电路（IC）的制造过程中，刻蚀技术主要分为两大类：干法刻蚀和湿法刻蚀。随着技术的发展，特别是在本世纪初，集成电路进入了纳米级别，湿法刻蚀逐渐被淘汰，而干法刻蚀则因其更高的精度和更强的控制力而备受青睐。本文将深入探讨干法刻蚀的原理和应用。干法刻蚀的起源 𐟌𑊥œ訊柳‡制造的早期阶段，器件结构较为粗糙，线宽间距也较大，湿法刻蚀还能满足精度的要求。然而，湿法刻蚀存在一个致命的问题：横向钻蚀（undercut），这会导致刻蚀图案的分辨率下降。随着器件的不断缩小，精度要求也越来越高。例如，DRAM中的电容沟槽需要精确到纳米级别，湿法刻蚀已经无法胜任。因此，工程师们开始探索各种干法刻蚀技术。干法刻蚀与等离子体 𐟌 干法刻蚀与等离子体辅助刻蚀是同义词，都是利用低压放电的等离子体进行刻蚀。等离子体是一种部分或完全离化的气体，包含等量正负电荷和不同数量的未离化分子。等离子体广泛存在于宇宙中，是一种重要的物质形态。在芯片制造中，等离子体通过电磁力控制，是一种良好的导电体，可以通过特殊的磁场捕捉、移动和加速等离子体。干法刻蚀的原理 𐟔슥𙲦𓕥ˆ𛨚€利用中性原子电离成的阳离子和自由基轰击硅片（或晶圆）表面。自由基具有各向同性，而阳离子则是各向异性。通过控制阳离子的各向异性，可以更加准确地控制刻蚀方向，从而制造出更加先进的芯片。常见的干法刻蚀技术 𐟛 ️ 目前主流的前端制程已经放弃了湿法刻蚀，常见的干法刻蚀技术包括：反应离子刻蚀（RIE: Reactive Ion Etching）感应耦合式等离子体刻蚀（ICP：Inductively Coupled Plasma）电子回旋共振等离子体刻蚀（ECR: Electron Cyclotron Resonance）总结 𐟓 总的来说，湿法刻蚀使用液体，而干法刻蚀使用气体。干法刻蚀多用于先进的制程，如ICP和RIE等。其原理是利用等离子体中阳离子的各向异性，控制刻蚀方向。通过这种方式，可以精确制造出更加先进的芯片。

【“拼”出辽宁造】「新时代六地辽宁杠杠滴」「振兴新突破辽宁杠杠滴」「有一种美好叫辽宁」辽宁打造了一个又一个“大国重器”：国产航空母舰、航母舰载机、R0110重型燃气轮机、30万吨超大型原油轮、万箱级集装箱船、i5智能机床、AP1000及CAP1400核主泵、特高压发电机升压变压器、10万等级空分压缩机组、盾构机、汽车柔性装配生产线、水下机器人、12英寸集成电路PECVD薄膜设备、凸点封装单片湿法刻蚀设备……从天空到地面、从水上到水下、从军用到民用、从传统工业到新兴产业，这些“大国重器”在辽宁推进新型工业化的道路上，续写了“共和国装备部”的辉煌，为“中国制造”增添了耀眼的光芒，为维护国家安全、能源安全、产业安全贡献了辽宁力量。（辽宁日报）

𐟒𛠥Š导体制造与存储芯片工艺揭秘 𐟒𞊥Š导体制造是一个复杂的过程，涉及多个步骤，最终目的是在晶圆上制造出能够执行特定功能的芯片。不同的芯片产品所需的工艺也有所不同。以下是半导体制造中可能涉及的一些主要工艺。 𐟔 半导体制造与封装的界限半导体制造（Front-end）的目标是制造出带有复杂电路图案的裸晶圆，这个过程需要在高度洁净的环境中进行，以防止尘埃对微小电路的影响。封装（Back-End of Line）的目标则是保护裸芯片，增强其物理强度和环境耐受性。晶圆减薄是制造与封装的分界点，减薄后的晶圆由晶圆厂提供给封装厂，半导体制造端的工艺就此结束。 𐟓ˆ 不同芯片产品的工艺差异芯片种类繁多，包括逻辑芯片（如CPU、GPU）、存储芯片（如DRAM、NAND、Flash）、模拟和混合信号芯片、功率器件、射频芯片、传感器芯片等。不同类型的芯片根据其应用和功能需求，采用不同的设计原理、制程标准和材料选择。例如，先进的5nm、7nm制程通常用于逻辑芯片，而射频芯片的SAW、BAW等则不以线宽为考量因素。存储芯片通常使用12寸晶圆，但第三代半导体由于SiC基板的限制，多采用4、6寸晶圆。 𐟛 ️ 半导体制造工艺分类光刻：包括涂胶、曝光、显影、烘烤等工艺。干法：镀膜包括PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）、ALD（原子层沉积）。干法刻蚀分为物理刻蚀、化学刻蚀和物理化学刻蚀。外延包括液相外延（LPE）、气相外延（VPE）、分子束外延（MBE）、化学束外延（CBE）等。离子注入包括高能离子注入、低能离子注入等。扩散包括气体源扩散、液体源扩散、固体源扩散等。退火包括炉管退火、快速热退火等。湿法：湿法刻蚀、清洗、电镀、化学镀、CMP等。通过这些工艺的组合和应用，半导体制造能够生产出满足不同需求的芯片产品，其中存储芯片是其中的重要一环。

西方对华半导体设备限制已经晚了！外媒说美国将实施新的出口限制措施，但是类似他们绞杀华为失败一样，绞杀中国半导体设备也一样会失败。路透社9月17日引述英国《金融时报》报道，知情人士称，日本对于中国威胁会对日本企业采取报复措施感到担忧，但美日在限制对中国芯片行业的技术出口方面，接近达成协议的目标。这主要是影响东京电子、佳能和尼康的出口。包括不少半导体测量工具、光刻机。特别东京电子的产品几乎覆盖了半导体制造流程中的所有工序，其主要产品包括：涂布／显像设备、热处理成膜设备、干法刻蚀设备、CVD、湿法清洗设备及测试设备；是中国重要的进口来源，日本对中国出口半导体设备也是他们各种产品出口增速最快的一个大类。而之前荷兰比日本人跪得早。荷兰本月较早前公布，将扩大对荷兰计算机芯片设备供应商阿斯麦(ASML)1970i和1980i DUV（深紫外）浸没式光刻设备的出口许可要求，除了欧盟之外的地区都要许可证。使荷兰方面的规则与美国去年单方面对这些机器实施的出口限制保持一致。而且荷兰还可能会停止对1970i和1980i DUV的售后服务，这完全是砸品牌。但是荷兰人却不得不跪，美国人对西方控制力达到恐怖的地区。不过中国不是很怕美国人这个，因为中国这个行业起来了。包括北方华创、中微公司、盛美上海、拓荆科技、中科飞测等16家国产设备大厂均披露了今年上半年财报，其中有6家企业营收同比增长超30％。营收前五为北方华创、晶盛机电、中微公司、盛美上海、至纯科技和长川科技；其中北方华创、晶盛机电半年营收都过百亿。特别龙头北方华创营收和利润都快速成长，进入全球6强。上半年全球十强已经有两个中国公司了。在最重要的几类设备中，中国光刻机已经达到28nm自主可控水平。中国也已经突破双工平台和EUV光源，EUV光刻机突破指日可待。在刻蚀机上，中微公司已经研制出全球首台5nm等离子体刻蚀机，并实现了3nm刻蚀机的量产。而且已经实现关键元器件国产化，在今年三季度已经实现自主可控。他们的MOCVD设备是目前国际最好水平，第四代MOCVD设备正在准备进入市场。在半导体注入设备方面，中电科已实现国产离子注入机28纳米工艺制程全覆盖，有力保障我国集成电路制造行业在成熟制程领域的产业安全。已经在28nm生产线商用多年。而彭博社说长江存储已转向国内的半导体设备应商，如专门从事蚀刻设备的中微公司（AMEC）、专注于沉积和蚀刻设备的北方华创（Naura）、沉积设备供应商拓荆科技（Piotech）。据 TechInsights 称，虽然长江存储仍继续依赖 ASML 和泛林集团（Lam Research）等外国供应商提供关键工具，但中国国产半导体设备供应商越来越多地承担了生产流程的大部分。可以说，中国28nm这个水平就稳了，基本上可以保证90%以上的芯片安全，包括家电、汽车、工控、台式机、玩具、机床等的可用性。对于中国来说，现在就是快速建设生产线保证中低端芯片的安全性可供应，从而保证除了手机、平板、AI芯片等少数设备外自主可控。而汽车业务唯一用到的7nm芯片，目前每年几千万个AI芯片和SOC，美国人真断了，华为是有能力顶上去的。因此，美国人目前卡的点，其实已经卡不住，中国半导体产业链已经接近可以顶上了；判断在2027年前，实现5nm全流程自主可控是可能的。

半导体设备供应商：芯片制造的幕后英雄 𐟏튥𐽧Š导体设备供应商不直接参与芯片的设计和生产，但他们提供的先进技术设备在整个半导体生产流程中发挥着至关重要的作用。这些设备在精度、稳定性和创新能力方面的高技术水准，对于提升生产效率、降低成本以及增强最终产品的性能具有决定性影响。 𐟔芯片生产是一个涉及多个复杂步骤的过程，每个步骤都需要依赖特定的设备。这些设备的技术性能直接影响着生产的效率、成本控制以及产品性能的好坏。 𐟒᤻夸€家荷兰企业为例，该企业生产的光刻机是芯片制造中的核心设备，负责将电路图案精确转印至硅片上，这一环节对芯片性能至关重要。该公司的极紫外线（EUV）光刻机技术，是行业内先进的标志，能够生产出尺寸更小、性能更卓越的芯片。 𐟛 ️除光刻机外，还包括几种关键设备： ⚙️刻蚀机：用于移除硅片上特定区域的材料，形成所需的电路图案。 𐟎ž️薄膜设备：在硅片上沉积多种薄膜，例如绝缘层、导电层等。 𐟔„扩散/离子注入设备：通过掺杂过程，改变硅片的电学性质，加入杂质原子以达到预期的电性能。 𐟒禹🦳•设备：执行包括清洗、蚀刻等涉及化学液体的处理过程。 𐟔过程检测设备：对芯片制造过程中的各项参数进行检测和分析，确保产品质量。 𐟚€通过持续的技术创新和研发，设备供应商促进了芯片技术的持续进步，实现了在更小尺寸上获得更高性能和更低功耗的目标。随技术的不断演进，这些供应商在半导体产业链中的作用日益重要，他们的创新直接推动了整个行业的发展速度和方向。

清理灰尘超声波在半导体制造的复杂工艺中，晶圆的清洁度至关重要。传统的兆声波清洗方法面临诸多挑战，如晶圆翘曲导致的清洗能量分布不均，以及硬件位置控制误差带来的清洗效果不稳定。𐟌€ SAPS兆声波单片式清洗设备，以其独特的优势，成为半导体清洗领域的新星。它能够应对平坦晶圆表面和高深宽比通孔结构的清洗需求，确保清洗能量在晶圆表面的均匀分布。𐟌 这种设备在小颗粒去除和高深宽比深孔清洗方面表现出色。在传统清洗工艺中，深孔内部的清洗液难以到达，清洗效率低下。而SAPS技术通过兆声波的作用，显著减少了清洗液边界层厚度，使液体能够以对流和气穴震荡的方式进入深孔内部，从而加快清洗化学成分的交换，提升清洗效率。𐟌꯸ SAPS技术的应用，不仅能够改善清洗效果，还能更好地消除芯片制造过程中的残留物和其他随机缺陷。在刻蚀工艺完成后，SAPS技术可以消除可能导致电短路的随机缺陷。在阻挡层金属沉积之前，SAPS技术还能消除残留的氧化铜，避免其与阻挡层之间的附着性不佳，从而保护芯片性能。𐟛 ️ 目前，半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种。湿法清洗通过特定的化学药液和去离子水进行无损伤清洗，而干法清洗则不使用化学溶剂。SAPS兆声波清洗设备为湿法清洗中的一种辅助技术手段，为半导体制造的清洁度提供了有力保障。𐟌Ÿ

晶圆刻蚀：从主刻蚀到过刻蚀的秘诀 𐟛 ️ 在半导体制造的奇妙世界里，晶圆刻蚀是一个关键步骤。简单来说，刻蚀就是通过化学或物理方法去除晶圆上的特定材料。这个过程并不简单，因为晶圆内的刻蚀速率和薄膜厚度并不是完全均匀的。所以，当大部分薄膜被刻蚀掉后，剩下的少量薄膜还需要进一步移除，这个过程就叫过刻蚀。而在这之前，我们先要进行主刻蚀。过刻蚀与主刻蚀的选择性 𐟎在过刻蚀过程中，被刻蚀的薄膜和衬底材料之间的选择性非常重要。如果选择性不够高，可能会损失过多的衬底材料。为了改善这种选择性，我们可以在主刻蚀和过刻蚀中使用不同的刻蚀条件。比如，在等离子体刻蚀中，光学终点侦测器可以自动停止主刻蚀，从而引发过刻蚀。这是因为当主刻蚀中的刻蚀剂开始刻蚀衬底薄膜时，等离子体中的成分就会发生变化。多晶硅栅刻蚀的挑战 𐟏—️ 在多晶硅栅刻蚀中，主刻蚀通常不需要考虑二氧化硅的选择性。然而，当某些区域的多晶硅被刻蚀时，氯等离子体会开始刻蚀二氧化硅，导致氧的辐射信号强度增强。这个时候，系统就会发出一个停止主刻蚀并切换到过刻蚀的信号。残余物的处理 𐟧𙊊刻蚀完成后，有时会在侧壁或晶圆表面留下多余的残渣，这些残渣称为残余物。残余物可能是由于晶圆表面复杂形貌引起的不完全过刻蚀，或者是由于薄膜不完全过刻蚀而形成的梯形残留物。对于多晶硅刻蚀工艺来说，这些残留物是杀手缺陷，因为它们可以引起多晶硅线条的短路。清除残余物的策略 𐟒劊幸运的是，我们有办法清除这些残余物。完全的过刻蚀可以移除侧壁上大部分残余物。足够的离子轰击可以清除表面残余物，而适当的化学刻蚀则可以剔除非挥发性的刻蚀副产品，例如在金属刻蚀中产生的氯化铜。有机残余物可以利用氧等离子体清洁，这个过程也可用于去光刻胶。湿法化学清洁则能够去除无机残余物。总的来说，晶圆刻蚀是一个精细而复杂的过程，需要精确的控制和不断的优化。希望这篇文章能让你对晶圆刻蚀有一个更清晰的认识！𐟚€

芯片制造全流程：从沙子到封装测试制造一个半导体芯片需要经过数百个步骤，整个过程可以分为八个主要阶段：晶圆加工、氧化、光刻、刻蚀、薄膜沉积、互连、测试和封装。让我们一步步揭开芯片制造的神秘面纱。第一步：晶圆加工 𐟏”️ 所有半导体工艺都始于一粒沙子！因为沙子中含有硅，这是生产晶圆所需的原材料。晶圆是由硅（Si）或砷化镓（GaAs）制成的单晶柱体切割而成的圆薄片。要提取高纯度的硅材料，需要用到硅砂，这是一种二氧化硅含量高达95%的特殊材料，也是制作晶圆的主要原材料。晶圆加工就是制作这些晶圆的过程。铸锭 𐟔犊首先，将沙子加热，分离出一氧化碳和硅，并不断重复该过程直至获得超高纯度的电子级硅（EG-Si）。高纯硅熔化成液体，再凝固成单晶固体形式，称为“锭”，这就是半导体制造的第一步。硅锭（硅柱）的制作精度要求很高，达到纳米级，其广泛应用的制造方法是提拉法。锭切割 𐟪“ 前一个步骤完成后，需要用金刚石锯切掉铸锭的两端，再将其切割成一定厚度的薄片。锭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。切割硅锭后需在薄片上加入“平坦区”或“凹痕”标记，方便在后续步骤中以其为标准设置加工方向。晶圆表面抛光 ✨ 通过上述切割过程获得的薄片被称为“裸片”，即未经加工的“原料晶圆”。裸片的表面凹凸不平，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，即可获得表面整洁的成品晶圆。第二步：氧化 𐟛᯸ 氧化过程的作用是在晶圆表面形成保护膜。它可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。氧化过程的第一步是去除杂质和污染物，需要通过四步去除有机物、金属等杂质及蒸发残留的水分。清洁完成后就可以将晶圆置于800至1200摄氏度的高温环境下，通过氧气或蒸气在晶圆表面的流动形成二氧化硅（即“氧化物”）层。氧气扩散通过氧化层与硅反应形成不同厚度的氧化层，可以在氧化完成后测量它的厚度。干法氧化和湿法氧化根据氧化反应中氧化剂的不同，热氧化过程可分为干法氧化和湿法氧化，前者使用纯氧产生二氧化硅层，速度慢但氧化层薄而致密，后者需同时使用氧气和高溶解度的水蒸气。第三步：光刻 𐟌ˆ 光刻是将电路图案转移到晶圆上的关键步骤。它通过使用光敏化学物质（光刻胶）和掩模版来在晶圆上形成图案。光刻胶在紫外光的照射下发生化学反应，从而形成与掩模版上图案一致的电路图形。第四步：刻蚀 ✂️ 刻蚀是将光刻胶上的图案转移到晶圆表面的过程。它通过使用化学或物理方法将未被光刻胶保护的晶圆部分去除，从而形成所需的电路图形。第五步：薄膜沉积 𐟒劊薄膜沉积是在晶圆上沉积一层或多层材料的过程。它可以通过化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等方法来实现。薄膜的质量直接影响芯片的性能和可靠性。第六步：互连 𐟔— 互连是将不同的电路元件连接在一起的过程。它通过使用金属线、通孔和焊点等来实现，从而形成完整的电路网络。互连的精度和可靠性对芯片的性能至关重要。第七步：测试 𐟔 测试是对芯片进行全面检查的过程，以确保其功能和性能符合设计要求。它包括对电路的电气性能、逻辑功能和可靠性等方面的测试。测试是芯片制造过程中不可或缺的一环。第八步：封装 𐟓把封装是将芯片固定在载体上，并保护其免受物理损伤和环境影响的过程。它通过使用各种封装材料和工艺来实现，如塑料封装、陶瓷封装和金属封装等。封装的外观和尺寸因应用而异，但都旨在提供可靠的保护和良好的散热性能。

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