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IC制造流程

集成电路通常用单晶硅圆片制造，而单晶硅的直接材料就是多晶硅。普通沙子中的主要成分就是SIO2.

多晶硅的制备：

1.提取粗硅：将二氧化硅和焦炭以一定的比例混合，在电炉中加热到1600-1800度，最终将二氧化硅还远得到粗硅。

2.高温氯化：将粗硅和氯化氢在200-300°下直接反应得到三氯化硅。

3.提纯三氯化硅：精镏法对三氯化硅进行提纯，利用了不同物质具有不同沸点的原理。

4.提取三氯化硅：高纯度的三氯化硅和高纯度的氢气在1100℃左右的高温还原炉中反应，最终得到高纯度的多晶硅。

多晶硅的纯度虽然已经非常高了，但是其混乱的晶体结构并不适合半导体制造。因此要得到制造半导体的材料，还需要经过一个从多
晶硅到单晶硅的过程。

单晶硅的制备:
大部分单晶硅都是通过直接拉法生长的，在单晶硅的生长中，首先将待提纯的多晶硅和杂质剂（硼，磷）放入坩埚中熔融，并将籽
晶（与所需晶体晶向相同的小单晶颗粒，他提供了一个晶体继续生长的中心）浸入熔体。当籽晶周围的溶液冷却后，硅晶体就依附在
籽晶上。这些新的晶体承接籽晶的取向，形成了一个大的单晶体。

单晶硅生长完成后，当温度是当时便开始慢慢将晶体香山提拉并逐渐增大拉速。拉晶时晶轴以一定速度绕轴旋转，同时坩埚反方向
旋转，将晶体控制到所需直径。当坩埚中硅原料剩到一定量时，逐渐升温并继续维持拉速，让尾部形成锥形，这样就完成了单晶硅棒
的形成了。

原片制备：

首先将单晶硅棒的头部和尾部切掉，用机械对其进行修整到合适的直径，之后得到一个合适直径和一定长度的硅棒，然后用金刚石锯
来把硅棒切成一片片薄薄的圆片，圆片的每一处的厚度近似相等。然后进行研磨，减少圆片正面和背面的锯痕和表面损伤。同时打薄
晶园片。

研磨后需要对晶圆进行刻蚀和清洗，使用氢氧化钠，乙酸和硝酸的混合物来减轻研磨过程中产生的损伤和裂纹。之后利用倒角工艺将
圆片的边缘磨圆，彻底消除将来电路制作过程中破损的可能性。

倒角之后需要对晶圆片的边缘进行抛光，以提高整体清洁度以进一步减少破损。

这时候一片完美的晶圆就制造出来了。

研磨
清洗

硅片尺寸检查

圆片制备过程
圆片切割机

集成电路的制造工艺非常复杂，简单的说，就是在沉底材料上，运用各种方法形成不同的层，并在选定的区域掺入杂质，以改变半导
体材料的导电特性，形成半导体器件的过程，在这个过程中更需要通过很多步骤才能完成，从晶圆片到集成电路成片大约需要经过数
百道工序。通过这些复杂的工序，就能够在一块微小的芯片上集成成千上万甚至以亿计的晶体管。

集成电路的制造工艺是由多种单项工艺组合而成的，简单来说主要的单项工艺包括三类：薄膜制备工艺；图形转移工艺和掺杂工
艺。

1.薄膜制备工艺：包括烟花工艺和薄膜沉淀工艺。该工艺通过生长或者沉淀的方法，生成集成电路制造过程中所需要的各
种材料的薄膜，如金属盒绝缘层。

2.图形转移工艺：包括光刻工艺和刻蚀工艺，在物理上说，集成电路是由许许多多的半导体元器件组合而成的，对应在硅晶
圆片上就是半导体，道题依旧各种不同层上的隔离材料的集合。集成电路制造工艺首先将这些结构以图形的形式制作在光刻掩膜版上，
然后通过图形转化工艺就能最终将转移到圆片上。

掺杂工艺：包括3.扩散工艺和离子注入工艺，即通过这些工艺将各种杂质按照设计要求掺杂到晶圆片的特定位置上，形成晶
体管的源漏端以及欧姆接触（金属与半导体的接触）等。

通过一定顺序的对上述单项工艺进行重复，组合使用，就形成集成电路的完整制造工艺了。

薄膜制备工艺：

集成电路的制造过程中需要在晶圆片的表面上生长数层材质不同，厚度不同的薄膜，其中有导电膜层以及绝缘膜层，这些膜层的
制备对于集成电路的制造非常重要。制造膜层的主要方法有氧化，化学气相沉积已经物理气象沉积。

1.氧化

在集成电路制造工艺中，氧化是一项必不可少的工艺。在广义上说，凡是物质与氧发生的化学反应生成氧化物的过程都称为氧
化，容易生长出高质量的硅氧化物是半导体硅材料获得普遍应用的重要原因之一。

只要在硅暴露在氧气中，都会形成二氧化硅。当集成电路制造中用到的二氧化硅是高纯度的，需要经过特定工艺即氧化工艺制
备。目前常用的工艺是热氧化方法，即硅晶圆片与含氧物质（氧气，水汽等氧化剂）在高温下进行反应从而生成二氧化硅膜。热氧法
的氧化反应在硅与二氧化硅交界面处，接触到的杂质少，生成的二氧化硅氧化膜质量较高。
将需要氧化的硅晶圆片放在托架上
准备氧化
将硅圆片放入氧化炉中
氧化后的硅片对比（右侧是氧化后的）

2.沉积

与氧化（如硅的氧化反应生成二氧化硅）不同，沉积专指薄膜形成过程中，并不消耗硅晶圆片或者衬底材料本身。
薄膜沉积工艺是一项非常重要的工艺，以为它涵盖了晶圆