半导体生产制造的环境和生产设备解析

半导体生产制造的环境和生产设备解析

中国政府"十三五"规划草案，经济发展目标包括半导体等先进产业及在晶片材料、机器人、航空设备和卫星的次世代领域成为世界领先，研发经费将达GDP2.5%。那么半导体是怎么制造出来的？这里我们并不是探究从沙子到芯片的过程，而是聚焦于半导体生产制造的环境和生产设备。

半导体芯片的生产通常要经历以下过程：

半导体芯片生产工序

这些高端精细的制备过程对芯片的生产环境和设备要求是极高的，这些机器设备会令硅芯片（如英特尔硅芯片）遭受超强真空处理、「化学浴」浸泡、高能等离子体加工、紫外光照射等一系列步骤，同时还要使硅芯片经过数百个制造阶段，从而将它们变成CPU、存储器片、图形处理器等。我们以美国应用材料公司的梅坦技术中心半导体生产环境和制备设备为例。

1.无尘室

在进入研究中心以前，必须穿上防护服，戴上面具、护目镜、两幅手套以及将鞋完全套住的塑胶袋。这里不是生产车间，相反，这个无尘室只是模拟了晶圆厂的环境，应用材料公司的设备将在这种环境下使用，以便公司及其客户可以测试新技术和新工艺，然后真正将它们推向生产线。

2.玻璃光掩膜

芯片制造的核心技术是平版印刷（光刻），这种技术就像是丝网印刷，只不过不是通过丝制模板将墨滚压至棉T恤上，而是通过玻璃光掩膜，使紫外光照射表面涂有光刻胶（一种有机化合物）的硅衬底上。在紫外光照射穿透的地方，光刻胶的化学特性会被削弱，使硅芯片表面留下图案。接着，硅芯片会被送入一个「化学浴室」，在暴露在外的硅衬底上蚀刻沟槽，同时光刻胶覆盖的区域不会受到任何影响。在去除了光刻胶以后，其他设备会用