半导体器件制造

半導體製程是被用于制造芯片，一种日常使用的电气和电子器件中集成电路的处理工艺。它是一系列照相和化学处理步骤，在其中电子电路逐渐形成在使用纯半导体材料制作的晶片上。硅是今天最常用的半导体材料，其他还有各种复合半导体材料。从一开始晶圓加工，到芯片封装測試，直到出货，通常需要6到8周，并且是在晶圓廠內完成。

晶圓 

典型的晶片是用极度纯净的硅以柴可拉斯基法、泡生法等方式长成直径的单晶圆柱锭（梨形人造宝石）。这些硅碇被切成晶片大约0.75毫米厚并抛光為非常平整的表面。

一旦晶圓准备好之后，很多工艺步骤对于生产需要的半导体集成电路是必要的。总之，这些步骤可分成四组：
 前端工艺
 后端工艺
 测试
 封装

工艺 
在半導體製程中，不同的生产工序可归为如下四类：沉积、清除、制作布线图案、以及电学属性的调整。

前端工艺 
"前端工艺"指的是在硅上直接形成晶体管。双极二极管，mos管等

二氧化硅

金属层

互联

晶片测试 
晶片处理高度有序化的本质增加了对不同处理步骤之间度量方法的需求。晶片测试度量设备被用于检验晶片仍然完好且没有被前面的处理步骤损坏。当一块晶片测量失败次数超过一个预先设定的阈值时，晶片将被废弃而非继续后续的处理工艺。

器件测试

封装 
塑料或陶瓷封裝牽涉到固定裸晶（die）、連接裸晶墊片至封裝上的針腳並密封整塊裸晶。微小的接合線（bondwires，請參考打線接合）用來連接裸晶電片到針腳上。在早期1970年代，接線是靠手工搭接，但現今已經仰賴特製的機器去完成同樣的工作。傳統上，這些接線由黃金組成，引導至一片鍍銅的含鉛導線架（lead frame）。由於鉛是有毒的，現今廠商大多為了遵守有害物質限用指令（RoHS）而不再使用含鉛材料。

晶片尺寸封裝（Chip Scale Package）是另一種封裝技術。大部分的封裝，如雙列直插封裝（dual in-line package），比實際隱藏在內部的裸晶大好幾倍，然而 CSP 晶片就可以幾乎等同於原本裸晶的大小，一片 CSP 可以在晶圓還沒切割之前就建構在每個裸晶上。

封裝過的晶片會再加以測試以確保它們在封裝過程中沒被損壞，以及裸晶至針腳上的連接作業有正確地被完成，接著就會使用雷射在封裝外殼上刻蝕出晶片名稱和編號。

步骤列表 
 晶片处理
 湿洗
 平版照相术
 光刻Litho
 离子移植IMP
 蚀刻（干法刻蚀、湿法刻蚀、）
 热处理
 快速热退火Annel
 熔炉退火
 热氧化
 化学气相沉积 (CVD)
 物理气相沉积 (PVD)
 分子束外延 (MBE)
 电化学沉积 (ECD)，见电镀
 化学机械平坦化 (CMP)

 IC Assembly and Testing 封装測試
 Wafer Testing 晶片测试
 Visual Inspection外觀檢測
 Wafer Probing電性測試
 FrontEnd 封裝前段
 Wafer BackGrinding 晶背研磨
 Wafer Mount晶圓附膜
 Wafer Sawing晶圓切割
 Die attachment上片覆晶
 Wire bonding焊線
 BackEnd 封裝後段
 Molding模壓
 Post Mold Cure後固化
 De-Junk 去節
 Plating 電鍍
 Marking 打印
 Trimform 成形
 Lead Scan 檢腳
 Final Test 終測
 Electrical Test電性測試
 Visual Inspection光學測試
 Baking 烘烤

有害材料标志 
许多有毒材料在制造过程中被使用。这些包括：

 有毒元素掺杂物比如砷、硼、锑和磷
 有毒化合物比如砷化三氢、磷化氢和硅烷
 易反应液体、例如过氧化氢、发烟硝酸、硫酸以及氢氟酸

工人直接暴露在这些有毒物质下是致命的。通常IC制造业高度自动化能帮助降低暴露于这一类物品的风险。

历史 
当线宽远高于10微米时，纯净度还不像今天的器件生产中那样至关紧要。但随着器件变得越来越集成，無塵室也变得越来越干净。今天，工廠內是加壓过滤空气，来去除哪怕那些可能留在晶片上并形成缺陷的最小的粒子。半导体制造產線裡的工人被要求穿著無塵衣来保护器件不被人类污染。

在利润增长的推动下，在1960年代半导体器件生产遍及德克萨斯州和加州乃至全世界，比如爱尔兰、以色列、日本、台灣、韩国和新加坡，現今已成為全球產业。

半导体生产商的领袖大都在全世界拥有產線。英特尔，世界最大的生产商之一，以及在美其他顶级生产商包括台积电（台湾）、三星（韩国）、德州仪器（美国）、超微半导体（美国）、聯电（台灣）、东芝（日本）、NEC电子（日本）、意法半导体（欧洲）、英飞凌（欧洲）、瑞萨（日本）、索尼（日本），以及恩智浦半导体 （欧洲）在欧洲和亚洲都有自己的设备。

在2006年，在美国有大约5000家半导体和电子零件生产商，营业额达1650亿美元。

参考文献

外部链接 
 半导体制造 - www.SiliconFarEast.com 
 Intel's Animated step-by-step process
 NEC Electronics' Virtual Factory Tour
 半导体 Glossary
 半导体材料工艺
 硅热氧化计算器

参见 

 微制造
 电子设计自动化
 Fab
 Foundry (electronics)
 GDS-II
 OASIS
 SEMI — 半导体工业的行业组织
 原子层沉积
 国际半导体技术发展蓝图

 
半导体物理学