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第68章 参观晶圆厂流水线(下)

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  “我不知道你们对半导体工艺具体了解多少,在这里我就直接来解释了。”左为民指着一堆外界看不到的白色仪器说道:“这里做的是硅片清洁工作。”
  所谓光刻,具体可以分为七个步骤,其中包含四次处理,三次烘焙。
  第一步是硅片表面预处理,首先对基底表面进行清洁工作,使用超纯水再次对基底表面进行冲洗,彻底清除吸附在硅片表面的其它化学物质,以及上一道工序中的残留物和金属离子。
  当然预处理不仅是清洁,还需要使用HMDS(六甲基二硅胺烷)对整张硅片进行熏蒸,对它进行一道整体的脱水工作,将硅表面的亲水羟基替换为疏水基,就像镀了一层油膜一般。
  这一步也被称为增黏处理,以保证光刻胶能在硅片表面均匀涂布。
  第二步就是旋转涂胶了,首先将硅片架在旋转的机械结构上,在硅片中心滴入光刻胶,通过高速旋转,使用离心力将光刻胶均匀摊布在硅片表面上,可以想象成摊煎饼果子那种感觉,而这也是硅片为什么要做成圆形的根本原因。
  这一步的难点在于旋转机械结构上,首先通过高速转动彻底将光刻胶摊开,接下来再是通过低速旋转稳定光刻胶的整体厚度,以保证不会因为光刻胶太薄而在之后出现过度蚀刻现象。
  最后在硅片边缘进行溶剂喷洒,清除边缘部分的光刻胶,毕竟边角料是不需要的东西,与其做好边角料的利用工作,不如将重心投入整体良率提升上。
  第三步则是前烘步骤,使用100摄氏度的热风,对光刻胶进行烘烤处理,这一步的目的是为了蒸发光刻胶中残留的溶剂,提高光刻胶附着的稳定性。
  当光刻胶均匀分布且通过验证后,便送往真正的光刻机中,进行第四个步骤——对准与曝光。
  光刻机整体由三部分组成,即是光源、透镜组以及硅片工作台。
  首先将硅片送入工作台中,进行对准和调平工作,以确保硅片分毫不差地与透镜组保持焦距和相对位置。
  接下来是曝光工作,这个年代光刻机普遍还在使用I类光源,即短弧超高压汞灯。I类光源的发光原理很简单:汞蒸气内电弧放电,汞原子最外层电子受到激发从而跃迁,落回后放出光子,其光源波长大约在436nm左右。
  使用这种光对光刻胶表面进行处理后,部分光刻胶将会因为光照而改变化学性质,方便后续步骤进行处理。
  但在处理之前,还需要通过第五道工序,后烧。
  将硅片进行加热,让光化学胶中的光反应充分完成,以弥补曝光强度不足的问题,同时还能减少显影后因回驻波效应所带来的纹路现象。
  接下来便是第六个步骤,显影和清洗。
  使用超纯水浸润硅片,将显影液,也就是四甲基氢氧化铵均匀喷洒在光刻胶表面,让曝光部分充分溶解,最后使用超纯水冲洗光刻胶,留下与光掩模设计一致的坑道。
  第七步则是沉积,按照顺序在硅片表面不同部分沉积杂质,层层刻蚀堆叠,在一张硅片上创造出数十亿记个PN二极管。
  当然这并不算完,一张光掩模想要完整造出芯片雏形无疑是痴人说梦,为了保证工业效率,在这三步需要至少数台光刻机循环反复进行数千次曝光,一张5英寸的硅片才能初步产出两百到三百张左右的芯片雏形。
  这些芯片雏形还要进行测量检查,使用显微镜,乃至是电子

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