光刻工艺

 流程：涂胶→前烘→曝光→显影→后烘→检测。

挑战：先进制程（如 3nm）需多重曝光（SAQP、SAAL 技术），套刻精度要求＜1nm，对光刻机和掩膜版精度要求极高。

 刻蚀与薄膜沉积循环

 应用：通过 “刻蚀 - 沉积 - 平坦化” 反复构建多层器件结构，如逻辑芯片的 FinFET（鳍式场效应晶体管）和 3D NAND 的堆叠层（层数超 500 层）。

案例：7nm 逻辑芯片需沉积 20 层以上金属互连层，每层线宽仅几纳米，需 ALD 技术实现均匀覆盖。

 先进封装技术

 作用：替代传统单一芯片集成，通过Chiplet（小芯片）或3D 封装（如 TSV 硅通孔）提升性能，降低成本。

技术：

扇出型封装（Fan-Out）：将多个芯片集成在有机基板上（如台积电 InFO）。

混合键合（Hybrid Bonding）：通过铜 - 铜键合实现芯片间电气连接，间距达 1μm 以下。

四、质量控制与洁净室

 洁净室标准

 半导体制造需在 **Class 10（每立方英尺含≤10 个 0.5μm 颗粒）** 的洁净室中进行，人员需穿戴防尘服，设备定期消毒。

污染源控制：气流方向（垂直层流）、湿度（45±5%）、温度（23±0.1℃）严格监控，避免颗粒、静电和化学污染。

 在线检测（Inline Metrology）

 在每道工艺后实时检测，如：

光学缺陷检测：扫描晶圆表面，识别纳米级颗粒或图案缺陷。

薄膜厚度测量：利用光谱反射法或椭偏仪测量沉积层厚度。

数据反馈至工艺设备，实现闭环控制（如调整刻蚀时间或沉积速率）。

五、行业挑战与趋势

 技术挑战

 物理极限：摩尔定律放缓，3nm 以下制程需引入 GAA 晶体管、CFET（互补场效应晶体管）等新结构。

材料创新：二维材料（如石墨烯、MoS₂）和碳纳米管有望替代硅基器件，提升电子迁移率。

 供应链安全

 关键设备（如 EUV 光刻机）和材料（如高端光刻胶）受出口管制影响，推动各国自主化进程（如美国 CHIPS 法案、中国 “十四五” 半导体规划）。

 绿色制造

 半导体制造能耗占全球 1.5%，趋势包括：

节能设备（如节能型真空泵、LED 照明）；

废水回收（刻蚀废液处理后回用，回收率超 95%）；

可再生能源（如台积电采用太阳能供电）。