半导体芯片之“官封弼马温”

半导体芯片之“官封弼马温”

2025-06-19 03:12·厦门毅睿科技


在半导体的奇妙世界里,有一个如同“官封弼马温”般从平凡走向非凡的过程,那便是晶圆一步步变身为芯片的传奇之旅。

最初,晶圆就像是初入天庭被封弼马温的孙悟空,看似平凡无奇,实则蕴含着巨大的潜力。它由高纯度的硅精心制备而成,经过切割、抛光等精细加工,成为了薄圆片,这便是芯片制造的基础——硅晶圆。此时的晶圆,就像初上天庭的孙悟空,懵懵懂懂,却即将开启一段充满挑战与惊喜的征程。

在晶圆制造的漫长历程中,每一次进化都离不开关键设备的支撑,这些设备的研发与迭代,成为推动半导体产业发展的核心动力。

光刻,是这场征程中极为关键的一步,如同孙悟空在天庭开始展现自己的能力。在光刻过程中,先在晶圆表面涂覆一层光刻胶,这光刻胶就像是孙悟空的“金箍棒”,有着特殊的作用。接着,使用光刻机将掩模上的电路图案转印到光刻胶上。掩模如同天庭的“指令”,承载着芯片设计的关键信息。曝光后处理光刻胶,使其形成固态图案,就像是孙悟空按照天庭的规则开始塑造自己的“形象”,在晶圆上初步刻画出芯片的电路轮廓 。

它无疑是晶圆制造中最为关键的环节,其精度直接决定了芯片的性能与集成度。目前,全球高端光刻机市场几乎被荷兰ASML垄断,其生产的EUV极紫外光刻机是制造7nm以下制程芯片的必备设备,最新的High-NA EUV光刻机(0.55数值孔径,2nm制程)更是代表了行业的顶尖水平,台积电、三星、英特尔等芯片巨头对其EUV设备依赖度高达100% 。

在DUV深紫外光刻机领域,日本尼康凭借ArF浸没式DUV光刻机(7 - 28nm制程)占据一定市场份额,其独家的液浸局部加热技术可将套刻精度提升30%,且价格相比ASML低40% 。日本佳能则在纳米压印光刻(NIL)技术上取得突破(5nm实验室验证),主导KrF/ArF干式光刻机,设备体积仅为ASML的1/3,维护成本低50%,在光伏和传感器领域备受青睐 。国产的上海微电子,其SSA600系列DUV光刻机(28nm制程验证)配备自主双工件台系统(精度±1.5nm),成为国产替代的主力军,已被中芯国际、长江存储等企业采购,价格仅为ASML同级别产品的20% 。

刻蚀环节紧随其后,它如同孙悟空在天庭的“磨练”。刻蚀主要通过化学或等离子体刻蚀技术,去除没有曝光的光刻胶覆盖的区域,从而精准地形成电路图案。这一步需要极高的精度,就像孙悟空在天庭小心翼翼地行事,稍有差错便可能前功尽弃。通过刻蚀,晶圆上的图案更加清晰、准确,向着芯片的方向又迈进了一大步。

它负责将光刻图案精确地转移到晶圆上。中微半导体设备(上海)股份有限公司是国内刻蚀设备的龙头企业,其主营的等离子体刻蚀设备全面覆盖半导体刻蚀应用,是除光刻机以外最关键的微观加工设备 。在全球市场,应用材料(Applied Materials)、泛林集团(Lam Research)等国际巨头凭借深厚的技术积累和广泛的产品线,占据着重要地位。应用材料的刻蚀设备在先进制程和特殊工艺应用上表现出色;泛林集团则以其创新性的刻蚀技术和高产能设备,满足了大规模芯片生产的需求。

离子注入是赋予晶圆“特殊能力”的重要阶段。这时候,将掺杂物如磷或硼,通过离子注入技术引入硅晶圆中,以改变其电导率,构成n型或p型半导体材料。就如同孙悟空在天庭获得了特殊的法宝或技能,晶圆从此拥有了独特的电学性能,为后续构建复杂的电路奠定了基础。


来源:厦门毅睿科技有限公司——芯片离子注入设备

在芯片制造过程中,离子注入是仅次于光刻工艺的重要环节,其注入效果决定了芯片内部结构器件最基本、最核心的电学性能 ,而离子注入机则是实现这一工艺的关键设备。目前,全球知名的离子注入设备生产厂家有美国的AMAT、AXCELIS,日本的爱发科,法国的IBS 。其中,AMAT的机台种类较为齐全,涵盖高电流离子注入机、中电流离子注入机、高能量离子注入机、等离子掺杂离子注入机等。

在国产离子注入机领域,也有不少优秀企业崭露头角。比如上海凯世通半导体股份有限公司,作为上市公司万业企业旗下企业,凯世通成功研发并量产了国内领先的系列集成电路离子注入机产品,2020年至今已斩获国内主流晶圆厂客户离子注入机批量采购订单近60台。其研发生产的低能大束流离子注入机产品对标国际先进机型,率先实现了国产化突破,部分指标已达到国际先进水平 。

此外,济南市艾恩半导体科技有限公司专注于芯片制造核心设备——离子注入机的研发、制造,其自主研发制造的第一代碳化硅离子注入机已经推向市场,正由芯片制造厂商进行验证 ,未来还将推出多款不同类型的离子注入机。

而厦门毅睿科技有限公司,在离子注入设备领域也有自己的布局。该产品不止在芯片制成中应用广泛,同时在新能源领域有着举足轻重的地位。


来源:厦门毅睿科技有限公司——半导体芯片相关设备
厦门毅睿科技有限公司
正积极投身于半导体设备国产化的进程中,致力于为芯片制造产业提供更多样化的设备选择,有望在未来离子注入设备市场中占据一席之地,为推动国内芯片制造产业发展贡献力量。 随着国内企业在技术研发上的持续投入,未来国产离子注入机有望在全球市场中获得更高的份额 ,助力中国芯片产业走向更广阔的舞台。


氧化过程则是为晶圆打造“保护层”。在硅晶圆表面生长一层氧化硅(SiO2),作为绝缘层和保护层。这层氧化硅就像是孙悟空的“金钟罩”,保护着晶圆在后续的加工过程中不受外界干扰,确保其性能的稳定 。

金属沉积如同为芯片搭建“交通网络”。通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等工艺,在硅晶圆上沉积金属,通常是铝或铜,形成电连接。这些金属线路让芯片内部的各个部分能够相互通信、协同工作,如同天庭中四通八达的道路,让信息和能量能够顺畅流通。


厦门毅睿科技有限公司——桌面型原子层沉积设备(ALD)

它是构建芯片内部电路连接的关键步骤,其中原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD)技术应用广泛 。原子层沉积能以原子膜的形式逐层沉积,单次沉积厚度达到纳米级别,薄膜均匀性和阶梯覆盖率极佳,厚度可通过循环次数精准控制。目前,荷兰先进半导体和日本东京电子在ALD设备市场占主导地位,美商泛宁、美商应用材料也有一定份额 。国产的微导纳米、北方华创等企业近年来不断崛起,在ALD设备研发和生产上取得显著进展。化学气相沉积(CVD)


是利用含有薄膜元素的气相化合物或单质,在气态条件下通过化学反应生成固态物质并沉积在加热的固态基体表面 。


厦门毅睿科技有限公司——粉末原子层沉积设备(ALD)


常见的CVD技术包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)等。应用材料在CVD设备领域技术领先,产品广泛应用于各类芯片制造工艺;中微公司新开发出4款薄膜沉积产品,首台CVD钨设备已付运到关键存储客户端验证评估,并获得客户重复量产订单 。

经过多次重复光刻、刻蚀和金属沉积等步骤,实现多层电路结构,使芯片更加复杂和强大。就像孙悟空在天庭不断历练,本领越来越高强,芯片也在这一系列的工序中逐渐完善,拥有了强大的功能 。

最后,将硅晶圆切割成单个芯片,并进行封装。封装可以使芯片具有耐电压、防尘、防潮等特性,并且便于集成到电子设备中。这就如同孙悟空被赋予了正式的官职和身份,有了自己的“归宿”,能够在各种电子设备中大展身手,发挥其核心作用。

从晶圆到芯片的过程,每一步都充满了挑战和精密的操作,如同孙悟空在天庭的经历一般,从最初的平凡到历经磨难后的辉煌。正是这一系列复杂而精细的工序,让小小的晶圆最终成为了现代科技不可或缺的芯片,为我们的生活带来了翻天覆地的变化。

这章主要是从整体框架给大家介绍下晶圆到芯片的大致过程,后期我们会拆分每个步骤,做详细汇报。


想了解更多信息,可以持续关注半导体芯片系列文章,文章会让大家从一个半导体小白,慢慢变成半导体工艺工程师,文章会涉及半导体薄膜沉积原理、芯片制成工艺、镀膜设备、原子层沉积、微波等离子辅助工艺、工艺设备使用等相关内容,帮助大家全方位去掌握半导体芯片制成相关知识点。请大家多多点赞转发支持。


薄膜沉积设备#原子层沉积设备#等离子辅助沉积工艺#半导体芯片制成设备#镀膜#刻蚀#沉积#ALD#CVD#PVD#ETCH


返回上一级
推荐阅读
国家放大招!固态电池中试网络全面铺开,涉及这四大关键材料!
2025 年 11 月 11 日,工业和信息化部正式印发《关于进一步加快制造业中试平台体系化布局和高水平建设的通知》,明确将固态电池及相关关键材料纳入重点建设方向,标志着全国范围内固态电池中试服务网络布局全面启动。这一政策加码,不仅为固态电池技术从实验室走向量产扫清障碍,更将推动我国在动力电池领域持续抢占全球技术
中国科学家破局!固态电池告别 "高压依赖",零压力也能稳定循环
全固态锂电池作为新能源领域的 "明日之星",凭借超高安全性和能量密度,被视作电动汽车与储能系统的理想电源。但它长期被一个关键难题困住 —— 必须依赖 5-50 兆帕的外部高压才能正常工作,就像需要持续挤压的海绵,既增加了制造难度,又限制了实际应用。如今,中国科学院物理研究所团队的两项创新成果,成功为固
比亚迪死磕磷酸铁锂真相:安全碾压三元锂,百万级豪车也不换!
在新能源汽车电池路线混战中,比亚迪的选择始终特立独行 —— 从亲民车型到百万级仰望、腾势,全系坚持用磷酸铁锂电池,哪怕行业里不少车企还在走三元锂与磷酸铁锂双路线。为啥比亚迪对磷酸铁锂如此 “执着”?背后藏着对用户需求的精准把控和技术底气。首当其冲的是安全优势碾压。别被三元锂电池的宣传迷惑,从核心数据看,
暴涨 4.48%!新能源汽车强势反弹,磷酸铁锂价格同步上涨 1000 元 / 吨
12 月 2 日消息,上周(11 月 24 日 - 11 月 28 日)新能源汽车行业迎来强势表现,相关指数大幅跑赢大盘,核心原材料价格也呈现结构性上涨态势,产业链多点开花彰显行业复苏活力。板块行情:新能源汽车指数领涨,细分领域表现分化同花顺数据显示,上周新能源汽车指数(885431.TI)单周上涨 4.48%,大幅跑赢沪深 300 指数 2.
砸 80 亿!四川乐山将建40万吨磷酸铁锂项目,锂电产业再添重磅布局
2025 年 12 月 4 日消息,乐山鑫能新材料科技有限公司拟投资 80 亿元,在四川省乐山市五通桥经济开发区打造年产 40 万吨磷酸铁锂项目,目前该项目已正式公示。作为动力电池和储能电池领域的核心正极材料,这一超大型项目的落地,将进一步巩固四川在锂电产业的领先地位,同时对全国磷酸铁锂市场供需格局产生深远影响。项目核
锂电产业链狂砸 4000 亿扩产!需求爆发下,会重蹈产能过剩覆辙吗?
2025 年 11 月,锂电行业正上演 “扩产热潮” 与 “需求爆发” 的双重戏码。从头部电池厂商到上游材料企业,纷纷加码产能布局,据不完全统计,今年以来锂电产业链新签约、开工扩产项目总投资额已逼近 4000 亿元。一边是订单排满、产能告急的火热现状,一边是对 “需求退潮后产能过剩” 的担忧,这场行业集体押注,正牵动着产
续航破 1000 公里?全固态电池来了!真能终结电车 “里程焦虑” 吗?
2025 年 12 月,新能源汽车行业传来重磅消息:国内首条大容量全固态电池产线已正式建成,目前正进入小批量测试生产阶段,计划在 2027 年 —2030 年逐步实现规模化量产。作为被业界寄予厚望的 “里程焦虑终结者”,全固态电池究竟与传统锂电池有何不同?能否真正让电动汽车续航轻松突破 1000 公里?距离全面普及还需跨越哪些
固态电池大爆发!政策 + 巨头联手加持,2030 年出货量将暴增 18 倍?
近日,固态电池行业迎来重磅合作 —— 国内智能制造装备龙头利元亨与全球高压技术领导者瑞典 Quintus 正式签署战略合作协议。双方将聚焦固态电池等静压装备的联合开发与深度创新,携手攻克行业技术壁垒,为全球固态电池产业化按下 "加速键"。政策层面的密集支持为赛道注入强心剂。2025 年以来,多部门相继出台顶层
《科学》重磅!牛津解锁电池百年死结,电动车不怕炸、设备更轻薄
你要是问中学生 “水冻成冰,分子还能随便跑吗?”,答案肯定是 “不能”—— 固体就是被 “锁死” 的,这是常识。可谁能想到,就是这个常识,把电池技术卡了整整一百年。咱们用大白话说说这事儿:电池里的锂离子,就像每天挤地铁的打工人。在现在常用的液态电解质里,它们跑得飞快,充电速度是快了,但缺点也致命 —— 容易
450 亿磷酸铁锂大单落地!龙蟠科技狂揽订单,隐忧仍存
新能源赛道再爆重磅消息!11 月 24 日晚,磷酸铁锂头部企业龙蟠科技一纸公告刷屏 —— 公司与楚能新能源升级合作,未来 5 年合计供货 130 万吨磷酸铁锂正极材料,按市场价格估算总金额超 450 亿元,较此前 50 亿元订单规模暴涨 9 倍!消息一出,资本市场瞬间沸腾,龙蟠科技股价连续两日一字涨停,累计涨幅飙至 21%。这场 “

微信客服

全国服务热线

13774692374