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摘要：以0.25微米6英寸MOSFET芯片前工序加工和芯片封装的减薄、划片工序为背景，介绍集成电路的生产工艺及公用工程特点，旨在为类似厂房的建设及其公用工程提供实践经验。
关键词：芯片加工 ；公用工程
集成电路是通过一定的工艺技术，将一些元器件（如晶体管、电阻、电容等）制作在一块晶片上，并在相互之间接线，做成电路，能实现一定功能的电子器件。
本次介绍只包含芯片前工序加工和芯片封装的减薄、划片工序。
一、0.25微米6英寸MOSFET芯片工艺。
芯片前工序加工包括硅片清洗、氧化、光刻、刻蚀（包括干法刻蚀和湿法刻蚀）、离子注入、去胶、扩散、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积（PVD，包括溅射和电子束蒸发）等。本工艺生产对厂房洁净度有较高要求，光刻过程需要一百级洁净度，其余生产过程在一千级洁净度。
2.1清洗
清洗包括硅片的清洗和工器具的清洗。清洗工作是在不破坏芯片表面特性的前提下，有效的使用化学溶液清除半导体硅片表面的尘埃颗粒、有机物残留薄膜和吸附在表面的金属离子。
2.2热氧化
热氧化生长技术是指硅与氧或水汽等氧化剂在高温下经化学反应生成SiO2。
热氧化生长过程通常是将成批的硅晶圆片放入洁净的石英炉管中，石英炉管一般加热到800~1200℃。在常压下将氧化剂，如干燥的氧气、水汽，从炉管的一端通入并从另一端排出。根据氧化剂的不同，常用的热氧化可以分为：干氧氧化和水汽氧化两种。本项目氧化工序以干氧氧化为主，水汽氧化为辅。
2.3光刻
光刻技术的构想源于印刷技术中的照相制版技术。光刻过程通常包括：涂胶、曝光、显影、刻蚀、去胶等工艺步骤。
2.4刻蚀
在光刻工艺中，经过曝光和显影后，光刻胶薄膜层中形成了微图形结构，为获得器件的结构，需要通过刻蚀，在光刻胶下面的材料上重现光刻胶层上的图形，实现图形的转移。
集成电路工艺中应用的刻蚀技术主要包括液态的湿法刻蚀和气态的干法刻蚀两大类。
2.5离子注入
离子注入的的基本原理是把掺杂物质（原子）离子化后，在数千到数百万伏特电压的电场下得到加速，以较高的能量注入到硅片表面或其它薄膜中。经高温退火后，消除因离子注入造成的衬底晶圆片晶格的损伤；同时注入的杂质离子被活化，恢复晶圆片中少数载流子寿命和载流子迁移率。使用的离子注入材料主要为磷烷、硼烷、三氟化硼等。
2.6去胶
经过刻蚀后，将光刻胶从晶片表面除去的过程称为去胶。去胶的方法分为湿法去胶和干法去胶。
2.7扩散
扩散是在硅表面掺入纯杂质原子的过程。扩散有气态扩散、液态扩散以及固态扩散三种方式，本项目采用液态扩散的方式进行，该工序将会有工艺尾气产生。
2.8化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积是以适当的流速将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽引入反应室，在衬底表面发生化学反应并在衬底表面淀积薄膜的过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，在芯片的制造工艺中，大部分薄膜材料都可以用化学气相沉积法来制备，例如：二氧化硅膜、多晶硅膜、氮化硅膜等。
CVD工序使用的材料主要为硅烷、氨气、氟化氮、磷烷、硼烷、二氧化碳、一氧化二氮、氦气、SOG、TEOS、氮气、氢气等。
2.9 PVD（溅射或电子束蒸发）
1、溅射
溅射是利用带有电荷的离子体轰击被溅物质使其原子或分子逸出，淀积到基片表面形成金属薄膜的物理气相淀积的方法。在此工艺中，薄膜主要以物理填充而不是化学反应。它是通过给金属靶材加上直流电，并利用磁场作用将靶材上的金属溅射出去并沉积到晶元表面。主要靶材材料包括铝、钛等。
溅射工序中会用到氩气、氦气、氮气等气体，一般不涉及NH3、CH4、H2S等活性气体。
2、电子束蒸发：
电子束蒸发为利用加速后的电子能量打击材料标靶，使材料标靶蒸发升腾。最终沉积到目标上形成薄膜的方法。电子束蒸发的特点是不会或很少覆盖在目标三维结构的两侧，通常只会沉积在目标表面，这是电子束蒸发和溅射的区别。
2.10 减薄
通常在芯片封装前，需要对芯片背面多余的硅基体材料采用物理研磨的方式去除一定的厚度，以改善芯片散热效果并有利于后步封装工艺，该工艺过程称之为晶片减薄。
减薄过程选用湿法作业，边研磨边使用超纯水对其进行冲洗，有效防止粉尘的产生。
2.11 电学测试
主要通过电学测试设备，对产品进行电性测试。
2.12 划片
将每一个具有独立电气性能的芯片分离出来的过程叫做划片。划片过程选用湿法作业，边划片边使用超纯水对其进行冲洗，有效防止粉尘的产生。
2.13 包装入库
将划片完成后的成品芯片经编带一体机进行编带、卷盘后装箱入库。
二、公用工程
3.1给水系统
包括：生活给水、生产给水系统、纯水系统、消防水系统。
生活给水系统、生产配套给水系统采用PPR管、PE钢丝骨架管，连接形式为热熔承插焊接、电热熔承插焊接。
纯水系统采用CPVC给水管，消防水系统采用镀锌管。
3.2循环冷却水系统
包括工艺设备冷却水系统，材料选用304不锈钢焊接钢管。
工艺设备循环冷却水在循环管路上加设水温控制装置。系统由工艺设备冷却水循环泵、板式换热器、开式膨胀水箱补水装置、水温控制装置、阀门、管道系统组成。
3.3排水系统
排水系统组成：生活污水系统、生产废水系统、雨水系统。采用雨污分流制。
1、生活污水系统。
2、生产废水系统分为含氨废水处理系统、含氟废水处理系统和最终中和处理系统。项目废水分别经以上废水处理系统预处理后，经厂区废水总排口排入市政管网污水处理厂处理。
3、雨水系统：实现“雨污分流”，雨水通过收集后排入园区雨水管网。
3.4供电
供电由总配变电所送至车间配变电所，其主要用电设备按三级负荷考虑，其中消防、报警设备、通信系统、应急照明等用电负荷，按一级负荷考虑。
3.5供气
天然气一般由由市政天然气管道提供。
3.6通风
3.6.1一般废气(废热)排放系统
该系统排除设备排出的一般排风和高温排风，不需经过处理，直接通过排气筒排放。材质选用镀锌钢板。
3.6.2酸性、碱性废气排放系统
该系统排除生产工艺产生的酸性废气，经废气洗涤塔处理，达到国家排放标准后，通过厂房顶排气筒排放。材质选用硬聚氯乙烯，承插焊接。考虑到管径较大，易损坏的特点，此类管路在现场实际制作较好。
3.6.3有机废气排放系统
该系统排除生产工艺产生的有机废气，采用有机废气处理装置处理，达到国家排放标准后，通过厂房顶排气筒排放。材质选用SUS304不锈钢，焊接连接。
酸性废气和碱性废气排风系统风管材质为玻璃钢（FRP）；一般废气(废热)风管材料用镀锌钢板；有机废气排风风管材料用SS304不锈钢板，焊接连接。
3.7防火排烟系统
生产层分别设置排烟系统，发生火灾时，着火区域排烟阀开启，排烟风机启动排烟。当排烟管内空气温度达到280℃时，排烟总管上排烟防火阀关闭，排烟风机停止运行。材质选用镀锌钢板，法兰连接。
3.8洁净空气系统
车间需大面积空调、净化，且生产车间均为洁净生产厂房，除光刻间空气净化等级为一百级外，其余生产车间空气净化等级均为一千级。各车间温度控制在20℃～24℃，相对湿度控制在35＞55%。
洁净区采用集中式全空气净化系统。房间回风与新风混合后经初效过滤、表面冷却（或加热）、加湿、中效过滤后送至洁净房间吊顶内的高效送风口，经高效过滤器后送至室内。
3.8大宗气体供应系统
大宗气体包括氮气、氧气和氢气，其中氮气和氧气位于大宗气体站内，氢气位于氢气站内，氮气、氧气和氢气一般均为外购，在大宗气体站和氢气站进行纯化。
3.9纯水制备系统
厂内需自建纯水站。
3.10洁净围护系统
洁净围护系统一般采用彩钢板。顶板采用50mm厚岩棉夹芯手工板（双抗），中字铝连接，钢板为烤漆，钢板厚度0.5mm，夹芯板内至少2组C型钢加固处理。壁板采用50mm厚抗静电成品纸蜂窝夹芯手工板墙。门采用50mm包框式成品钢制净化门，窗户采用中空成品净化窗户。
地面核心工艺区采用环氧基层、高架地板组合的形式。辅助生产区采用2mmPVC抗静电地板。
参考文献：
论文作者:凌晶
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/19
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