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  • 芯片的制作过程

    2014-12-22 20:07:00
    芯 片制造过程可概分为晶圆处理工序(WaferFabrication)、晶圆针测工序(WaferProbe)、构装工序(Packaging)、 测试工序(InitialTestandFinalTe...

    芯 片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、晶圆针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、 测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段(Front End)工序,而 构装工序、测试工序为后段(Back End)工序。

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     1、 晶圆处理工序:本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管、电容、逻辑开关等),其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关,但一般基本 步骤是先将晶圆适当清洗,再在其表面进行氧化及化学气相沉积,然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤,最终在晶圆上完成数层电路 及元件加工与制作。

     

        2、 晶圆针测工序:经过上道工序后,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒,一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品;但也可 根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测(Probe)仪对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独 的晶粒,再按其电气特性分类,装入不同的托盘中,不合格的晶粒则舍弃。

        

        3、 构装工序:就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,以作为与外界电路板连接之用,最 后盖上塑胶盖板,用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片(即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐 色,两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块)。

        

        4、 测试工序:芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐 压度等。经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专 门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出 厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。


    制造芯片的基本原料

      制造芯片的基本原料:硅、金属材料(铝主要金属材料,电迁移特性要好.铜互连技术可以减小芯片面积,同时由于铜导体的电阻更低,其上电流通过的速度也更快)、化学原料

    芯片制造的准备阶段

    在 必备原材料的采集工作完毕之后,这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。作为最主要的原料,硅的处理工作至关重要。首先,硅原料要进行化学提纯,这 一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要,还必须将其整形,这一步是通过溶化硅原料,然后将液态硅 注入大型高温石英容器来完成的。

       而后,将原料进行高温溶化为了达到高性能处理器的要求,整块硅原料必须高度纯净,及单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出,此时一个 圆柱体的硅锭就产生了。从目前所使用的工艺来看,硅锭圆形横截面的直径为200毫米。在保留硅锭的各种特性不变的情况下增加横截面的面积是具有相当的难度 的,不过只要企业肯投入大批资金来研究,还是可以实现的。intel为研制和生产300毫米硅锭建立的工厂耗费了大约35亿美元,新技术的成功使得 intel可以制造复杂程度更高,功能更强大的集成电路芯片,200毫米硅锭的工厂也耗费了15亿美元。下面就从硅锭的切片开始介绍芯片的制造过程。


    图片

    在 制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后,下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片,切片越薄,用料越省,自然可以生产的处理器芯片就更多。切片还要镜面精加 工的处理来确保表面绝对光滑,之后检查是否有扭曲或其它问题。这一步的质量检验尤为重要,它直接决定了成品芯片的质量。

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    新 的切片中要掺入一些物质,使之成为真正的半导体材料,然后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙,彼此之间发生 原子力的作用,从而使得硅原料具有半导体的特性。今天的半导体制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化物半导体)。其中互补一词表示半导体中N型MOS管 和P型MOS管之间的交互作用。N和P在电子工艺中分别代表负极和正极。多数情况下,切片被掺入化学物质形成P型衬底,在其上刻划的逻辑电路要遵循 nMOS电路的特性来设计,这种类型的晶体管空间利用率更高也更加节能。同时在多数情况下,必须尽量限制pMOS型晶体管的出现,因为在制造过程的后期, 需要将N型材料植入P型衬底当中,这一过程会导致pMOS管的形成。

    在 掺入化学物质的工作完成之后,标准的切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热,通过控制加温时间使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温 度,空气成分和加温时间,该二氧化硅层的厚度是可以控制的。在intel的90纳米制造工艺中,门氧化物的宽度小到了惊人的5个原子厚度。这一层门电路也 是晶体管门电路的一部分,晶体管门电路的作用是控制其间电子的流动,通过对门电压的控制,电子的流动被严格控制,而不论输入输出端口电压的大小。准备工作 的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层。这一层物质用于同一层中的其它控制应用。这层物质在干燥时具有很好的感光效果,而且在光刻蚀过程结束之 后,能够通过化学方法将其溶解并除去。

    光刻蚀

    光刻蚀是芯 片制造过程中工艺非常复杂的一个步骤,为什么这么说呢?光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕,由此改变该处材料的化学特性。这项技术 对于所用光的波长要求极为严格,需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜。刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂精细的过程。设计每 一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量,而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步(每一步进行一层刻蚀)。而且每一层刻蚀的图纸 如果放大许多倍的话,可以和整个纽约市外加郊区范围的地图相比,甚至还要复杂,试想一下,把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有100个平方毫米的芯片 上,那么这个芯片的结构有多么复杂,可想而知了。

    当这些刻蚀工作全部完成之后,晶圆被翻转过来。短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照射到晶圆的感光层上,然后撤掉光线和模板。通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质,二氧化硅马上在陋空位置的下方生成。 

    掺杂 


    图片

    在 残留的感光层物质被去除之后,剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该层下方的硅层。这一步之后,另一个二氧化硅层制作完成。然后,加入另一 个带有感光层的多晶硅层。多晶硅是门电路的另一种类型。由于此处使用到了金属原料(因此称作金属氧化物半导体),多晶硅允许在晶体管队列端口电压起作用之 前建立门电路。感光层同时还要被短波长光线透过掩模刻蚀。再经过一部刻蚀,所需的全部门电路就已经基本成型了。然后,要对暴露在外的硅层通过化学方式进行 离子轰击,此处的目的是生成N沟道或P沟道。这个掺杂过程创建了全部的晶体管及彼此间的电路连接,没个晶体管都有输入端和输出端,两端之间被称作端口。

    图片

     

    图片重复这一过程

      从这一步起,将持续添加层级,加入一个二氧化硅层,然后光刻一次。重复这些步骤,然后就出现了一个多层立体架构,这就是你目前使用的处理器的萌芽状态了。在每层之间采用金属涂膜的技术进行层间的导电连接。

    接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试,包括检测晶圆的电学特性,看是否有逻辑错误,如果有,是在哪一层出现的等等。而后,晶圆上每一个出现问题的芯片单元将被单独测试来确定该芯片有否特殊加工需要。


    图片

    而后,整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器芯片单元。在最初测试中,那些检测不合格的单元将被遗弃。这些被切割下来的芯片单元将被采用某种方式进行封装,这样它就可以顺利的插入某种接口规格的主板了。在芯片的包装过程完成之后,许多产品还要再进行一次测试来确保先前的制作过程无一疏漏,且产品完全遵照规格所述,没有偏差。

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  •  在微流控芯片的检测过程中,通常会先将样品分成一个个液滴,如单细胞分析、数字聚合酶链反应(PCR)和酶演化等。荧光检测分析是一种检测液滴微流体的常用方法,它具有较强的信号和快速的时间响应。传统的用于液滴...
  • 本资料包含荷兰光刻机厂商ASML的内部培训资料 ,包括介绍芯片的制作过程以及原理,光刻机的使用说明以及原理等等
  • 芯片制作完整过程大致包括:芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个大环节,其中晶片制作过程尤为复杂。下面图示让我们共同来了解一下晶片制作过程。1从沙子到硅片前一篇文章《沙子如何变...

    芯片制作完整过程大致包括:芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个大环节,其中晶片制作过程尤为的复杂。下面图示让我们共同来了解一下晶片制作的过程。

    1 从沙子到硅片

    前一篇文章《沙子如何变成硅?》中提到过以下步骤。

    从多晶硅到硅片的12个大工艺流程

    1)多晶硅

          多晶硅,是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。

    2)晶体生长

    3)单晶硅锭

         单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

    4)晶体修整和研磨

    5)切片

    6)边缘倒圆

    7)研磨

    8)蚀刻(化学抛光)

    9)抛光

    10)清洁

    11)检查

    12)包装/运输

    2 从硅片到IC

    硅片的到IC的处理流程大体分为两步:前端和后端

    2.1 前端(FE)工艺

    (1)晶圆制备

    (2)半导体电路设计

    (3)掩模板制备

    (4)氧化分层

           热氧化 -制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate)

    (5)光刻胶涂层

    (6)步进曝光

    (7)光刻  

            用紫外线透过掩模板照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆。

    (8)蚀刻

          蚀刻分为干蚀刻和湿蚀刻:

         干蚀刻 -之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻。

           湿蚀刻- 进一步洗掉,但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻—— 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦,但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做,以达到要求。

    (9)离子注入

           在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管。

    (10)气相沉积

           化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质。物理气相淀积 (PVD),类似,而且可以给敏感部件加coating

    (12)电镀处理

    (13)晶圆测试

    2.2 后端(BE)工艺

    •固化裸片粘贴浆料,以使其硬化并获得最佳的机械和电气性能。

    •用胶水粘贴的产品要长时间保持温度(通常在125〜175°C左右)。

    引线键合(Wire Bonding)

    模具和引线框架之间的电连接,使用金,铜,铝线。

    打标

    •在包装上贴上标识,可追溯性和区分标记。

    •使用墨水或激光方法标记包装。

    •在许多应用中,激光打标是首选,因为它具有更高的通量和更好的分辨率。

    芯片横截面

    封装

    封装将制造完成晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制作成各种不同的封装形式,这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。这里主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外围因素来决定的。

    测试

    芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。

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  • 芯片制作经验

    2020-08-04 05:24:27
    芯片制作完整过程包括 芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节,其中晶片片制作过程尤为复杂。
  • 集成芯片制作过程(有图)

    千次阅读 2013-10-23 16:41:15
    芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、晶圆针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段...

     

     

    芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、晶圆针测工序(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段(Front End)工序,而构装工序、测试工序为后段(Back End)工序。

     

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     1、晶圆处理工序:本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件(如晶体管、电容、逻辑开关等),其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关,但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗,再在其表面进行氧化及化学气相沉积,然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤,最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。

     

        2、晶圆针测工序:经过上道工序后,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒,一般情况下,为便于测试,提高效率,同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品;但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测(Probe)仪对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独的晶粒,再按其电气特性分类,装入不同的托盘中,不合格的晶粒则舍弃。

       

        3、构装工序:就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接,以作为与外界电路板连接之用,最后盖上塑胶盖板,用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片(即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色,两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块)。

       

        4、测试工序:芯片制造的最后一道工序为测试,其又可分为一般测试和特殊测试,前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。

     

    制造芯片的基本原料

      制造芯片的基本原料:硅、金属材料(铝主要金属材料,电迁移特性要好.铜互连技术可以减小芯片面积,同时由于铜导体的电阻更低,其上电流通过的速度也更快)、化学原料

     

    芯片制造的准备阶段

    在必备原材料的采集工作完毕之后,这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。作为最主要的原料,硅的处理工作至关重要。首先,硅原料要进行化学提纯,这一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要,还必须将其整形,这一步是通过溶化硅原料,然后将液态硅注入大型高温石英容器来完成的。

      而后,将原料进行高温溶化为了达到高性能处理器的要求,整块硅原料必须高度纯净,及单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出,此时一个圆柱体的硅锭就产生了。从目前所使用的工艺来看,硅锭圆形横截面的直径为200毫米。在保留硅锭的各种特性不变的情况下增加横截面的面积是具有相当的难度的,不过只要企业肯投入大批资金来研究,还是可以实现的。intel为研制和生产300毫米硅锭建立的工厂耗费了大约35亿美元,新技术的成功使得intel可以制造复杂程度更高,功能更强大的集成电路芯片,200毫米硅锭的工厂也耗费了15亿美元。下面就从硅锭的切片开始介绍芯片的制造过程。


     

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    在制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后,下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片,切片越薄,用料越省,自然可以生产的处理器芯片就更多。切片还要镜面精加工的处理来确保表面绝对光滑,之后检查是否有扭曲或其它问题。这一步的质量检验尤为重要,它直接决定了成品芯片的质量。

     

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    新的切片中要掺入一些物质,使之成为真正的半导体材料,然后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙,彼此之间发生原子力的作用,从而使得硅原料具有半导体的特性。今天的半导体制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化物半导体)。其中互补一词表示半导体中NMOS管和PMOS管之间的交互作用。NP在电子工艺中分别代表负极和正极。多数情况下,切片被掺入化学物质形成P型衬底,在其上刻划的逻辑电路要遵循nMOS电路的特性来设计,这种类型的晶体管空间利用率更高也更加节能。同时在多数情况下,必须尽量限制pMOS型晶体管的出现,因为在制造过程的后期,需要将N型材料植入P型衬底当中,这一过程会导致pMOS管的形成。

    在掺入化学物质的工作完成之后,标准的切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热,通过控制加温时间使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温度,空气成分和加温时间,该二氧化硅层的厚度是可以控制的。在intel90纳米制造工艺中,门氧化物的宽度小到了惊人的5个原子厚度。这一层门电路也是晶体管门电路的一部分,晶体管门电路的作用是控制其间电子的流动,通过对门电压的控制,电子的流动被严格控制,而不论输入输出端口电压的大小。准备工作的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层。这一层物质用于同一层中的其它控制应用。这层物质在干燥时具有很好的感光效果,而且在光刻蚀过程结束之后,能够通过化学方法将其溶解并除去。

    光刻蚀

    光刻蚀是芯片制造过程中工艺非常复杂的一个步骤,为什么这么说呢?光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕,由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为严格,需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜。刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂精细的过程。设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量,而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20(每一步进行一层刻蚀)。而且每一层刻蚀的图纸如果放大许多倍的话,可以和整个纽约市外加郊区范围的地图相比,甚至还要复杂,试想一下,把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有100个平方毫米的芯片上,那么这个芯片的结构有多么复杂,可想而知了。

    当这些刻蚀工作全部完成之后,晶圆被翻转过来。短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照射到晶圆的感光层上,然后撤掉光线和模板。通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质,二氧化硅马上在陋空位置的下方生成。

    掺杂


     

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    在残留的感光层物质被去除之后,剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该层下方的硅层。这一步之后,另一个二氧化硅层制作完成。然后,加入另一个带有感光层的多晶硅层。多晶硅是门电路的另一种类型。由于此处使用到了金属原料(因此称作金属氧化物半导体),多晶硅允许在晶体管队列端口电压起作用之前建立门电路。感光层同时还要被短波长光线透过掩模刻蚀。再经过一部刻蚀,所需的全部门电路就已经基本成型了。然后,要对暴露在外的硅层通过化学方式进行离子轰击,此处的目的是生成N沟道或P沟道。这个掺杂过程创建了全部的晶体管及彼此间的电路连接,没个晶体管都有输入端和输出端,两端之间被称作端口。

     

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    重复这一过程

      从这一步起,将持续添加层级,加入一个二氧化硅层,然后光刻一次。重复这些步骤,然后就出现了一个多层立体架构,这就是你目前使用的处理器的萌芽状态了。在每层之间采用金属涂膜的技术进行层间的导电连接。

     

    接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试,包括检测晶圆的电学特性,看是否有逻辑错误,如果有,是在哪一层出现的等等。而后,晶圆上每一个出现问题的芯片单元将被单独测试来确定该芯片有否特殊加工需要。


     

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    而后,整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器芯片单元。在最初测试中,那些检测不合格的单元将被遗弃。这些被切割下来的芯片单元将被采用某种方式进行封装,这样它就可以顺利的插入某种接口规格的主板了。在芯片的包装过程完成之后,许多产品还要再进行一次测试来确保先前的制作过程无一疏漏,且产品完全遵照规格所述,没有偏差。 

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  • 微细加工技术是将图形高精度转移到芯片技术,主要包括 光刻(lithography) 和 蚀刻(etching) 等,已广泛应用于半导体和集成电路制作中。 玻璃等芯片微细加工技术基本过程包括: (1). 涂胶 (2). 曝光 (3). ...

     

    微流控芯片要在所选用的材料基板上构建出 微米级通道 和 其他组件,内壁光滑度要求很高,需要采用特定的微细加工技术。微细加工技术是将图形高精度转移到芯片上的技术,主要包括 光刻(lithography) 和 蚀刻(etching) 等,已广泛应用于半导体和集成电路制作中。

    玻璃等芯片微细加工技术的基本过程包括:

    (1). 涂胶

    (2). 曝光

    (3). 显影

    (4). 腐蚀

    (5). 去胶

    环境和步骤对芯片的质量产生直接影响,操作须严格按照工艺要求进行,使刻出来的图像重叠精度高,清晰,没有钻蚀、毛刺、针孔和小岛等缺陷。

     

    光刻的一般步骤( 8 步 ):

    光刻一般步骤

    光刻 是利用 光成像 和 光敏胶 在微流控芯片的基片如硅、玻璃、石英等材料上图形化的过程;

    光刻技术一般由以下工艺过程构成  ​​​​​​:

    (1).  基片清洗

            通过脱脂、抛光、酸洗、水洗的方法使硅、石英或玻璃等基片被加工表面得以净化,再将其干燥,以利于光刻胶与基片表面有良好的粘附。

    (2).  涂胶

            涂胶是在经过处理的基片表面均匀涂上一层粘性好、厚度适当的光刻胶。

            最常用的涂胶方法是旋转涂敷法,它是在涂胶机上进行的,这种方法所得到的胶膜较好。此外,涂胶方法还有刷涂法、浸渍法、喷涂法等。

    (3).  前烘

           前烘是在一定的温度下,使光刻胶液中溶剂挥发。它能增强光刻胶与基片黏附以及胶膜的耐磨性,以便于承受在曝光过程中胶膜与掩膜之间的摩擦,增加胶膜耐显影液浸泡的能力,保证在曝光时能进行充分的光化学反应。

           前烘通常在电热恒温箱内或热空气中进行,也可采用红外热源,但应注意避免胶膜见光。

    (4).  曝光

           曝光时将掩膜置于光源与光刻胶之间,用紫外光等透过掩膜对光刻胶进行选择性照射,在受光照到的地方,光刻胶发生

    化学反应,从而改变感光部位胶的性质。

            曝光是光刻中的关键工序。光刻胶对波长范围 300-500 nm 的光敏感。最常用的光源是汞灯。

            曝光主要有以下几种方式:

            (1). 光学曝光

            (2). 接触式和接近式复印曝光

            (3). 光学投影成像曝光 .

    曝光示意图

    (5).  显影及检查

            显影是把曝光过的基片用显影液除去应去掉的部分光刻胶,以获得与掩膜相同(正光刻胶) 或 相反(负光刻胶) 的图形。

            显影时间视操作条件而异,一般以 1~3 min 为宜。

    显影示意图

    (6).  坚膜

           坚膜是将显影后的基片进行清洗后在一定温度下烘烤,以彻底除去显影后残留于胶膜中的溶剂或水分,使胶膜与基片紧密粘附,防止胶层脱落,并增强胶膜本身的抗蚀能力。

           一般坚膜温度在 150-200 C 之间,时间为 20-45 min

    (7).  腐蚀

           腐蚀是以坚膜后的光刻胶作为掩蔽层,通过化学或物理方法将被刻蚀物质剥离下来,以得到期望图形的刻蚀方法。

           根据腐蚀剂的状态不同,可将腐蚀工艺分为湿法腐蚀和干法腐蚀两大类;由于干法腐蚀设备价格昂贵,所以目前干法腐蚀较少用于微流控芯片的制造。

    (8). 去胶

           腐蚀结束后,光刻胶就完成了它的使命,因此需要设法把这层无用的胶膜去掉,这一工序称为去胶。

           去胶主要有下列几种方法:

           (1). 溶剂去胶

           (2). 氧化去胶

           (3). 等离子去胶

           (4). 紫外线分解去胶法

     

    经过上述步骤,就可以得到刻有微通道的微流控基片。

     

    参考文献:

    【1】 微流控芯片实验室-林秉承

     

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    (1). 基于液滴技术的单细胞微流控PCR技术

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