刻蚀机是什么为什么在芯片制造中具有不可替代的作用呢,美国的芯片工厂买不到刻蚀机

芯片一般是指集成电路的载体，也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果，通常是一个可以立即使用的独立的整体。

在设计完成芯片之后，晶圆加工厂在一块大晶圆上进行芯片加工。

1、湿洗

2、光刻

3、 离子注入

4.1、干蚀刻

4.2、湿蚀刻

5、等离子冲洗

6、热处理，其中又分为：

6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)

6.2 退火

6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )

7、化学气相淀积(CVD)，进一步精细处理表面的各种物质

8、物理气相淀积 (PVD)，类似，而且可以给敏感部件加coating

9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要。

10、电镀处理

11、化学/机械表面处理

12、晶圆测试

13、晶圆打磨就可以出厂封装了。

这些工艺中主要使用到的设备有扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备、化学机械抛光机和清洗机。

其中光刻非常重要，光刻是在晶圆上印制芯片电路图形的工艺，是集成电路制造的最关键步骤，在整个芯片的制造过程中约占据了整体制造成本的35%。

光刻也是决定了集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因，如果没有光刻技术的进步，集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。

蚀刻就是是利用化学感光材料的光敏特性 ， 在基体金属基片两面均匀涂敷感光材料 ； 采用光刻方 法 ， 将胶膜板上栅网产品形状精确地复制到金属基片两面的感光层(掩膜 )上 ； 通过显影去除未感光部分的掩膜 ， 将裸露的金属部分在后续的加工中与腐蚀液直接喷压接触而被蚀除，最终获取所需的几何形状及高精度尺寸的产品 。

简单来说，光刻就是把集成电路在晶圆上印出来，而蚀刻就是把印好的集成电路雕出来。这两者在芯片制造中都具有不可替代的作用。

刻蚀工艺包括5个步骤：

1、刻蚀过程开始与等离子体刻蚀反应物的产生；

2、反应物通过扩散的方式穿过滞留气体层到达表面；

3、反应物被表面吸收；

4、通过化学反应产生挥发性化合物；

5、化合物离开表面回到等离子体气流中，接着被抽气泵抽出

刻蚀工艺分为湿法腐蚀和干法刻蚀，在大规模集成电路制造中，湿法腐蚀正被干法刻蚀所替代，这是因为湿法腐蚀技术具有以下的缺点，所以一般用在低端产品上：

（1）湿法腐蚀是各向同性，干法可以是各向异性

（2）干法腐蚀能达到高的分辨率，湿法腐蚀较差

（3）湿法腐蚀需大量的腐蚀性化学试剂，对人体和环境有害

（4）湿法腐蚀需大量的化学试剂去冲洗腐蚀剂剩余物，不经济

干法刻蚀一般是能量束刻蚀，离子束、电子束、激光束等等，精度高，无污染残留，现在芯片制造用的就是等离子刻蚀。

在集成电路制造过程中需要多种类型的干法刻蚀工艺，应用涉及硅片上各种材料。按材料来分，刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀，它们彼此的应用并不相同，不能互相替代。所以蚀刻机也分为三大类，分别是介质刻蚀机（CCP 电容耦合）、硅刻蚀机（ICP 电感耦合）、金属刻蚀机（ ECR 电子回旋加速振荡）。

整体看硅刻蚀最难，其次介质刻蚀，最简单的是金属刻蚀。研发刻蚀机最难的就是如何让电场能量和刻蚀气体都均匀地分布在被刻蚀基体表面上，以保证等离子中的有效基元，在晶片表面的每一个位置实现相同的刻蚀效果，为此需要综合材料学、流体力学、电磁学和真空等离子体学的知识。

中国目前刻蚀机研发中，处于世界领先水准，其中中微半导体的已经造成5nm介质刻蚀机，供货给台积电，值得一提的是，中微半导体也是唯一进入台积电7nm制程蚀刻设备的大陆本土设备商。据悉，中微半导体与台积电在28nm制程时便已开始合作，并一直延续到10nm和7nm制程。中微尹志尧博士的团队在气体喷淋盘上耗费了很大精力去钻研。另外包括功率电源、真空系统、刻蚀温度控制等，这些都影响刻蚀结果。

北方华创在硅刻蚀、金属刻蚀上达到了世界主流水平，目前在攻克7nm刻蚀设备。

也希望其他的厂商也可以不断努力，在芯片制造设备上赶超世界。

光刻机和刻蚀机的区别

刻蚀相对光刻要容易。光刻机把图案印上去，然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案（或者没有图案）的部分，留下剩余的部分。

“光刻”是指在涂满光刻胶的晶圆（或者叫硅片）上盖上事先做好的光刻板，然后用紫外线隔着光刻板对晶圆进行一定时间的照射。原理就是利用紫外线使部分光刻胶变质，易于腐蚀。

“刻蚀”是光刻后，用腐蚀液将变质的那部分光刻胶腐蚀掉（正胶），晶圆表面就显出半导体器件及其连接的图形。然后用另一种腐蚀液对晶圆腐蚀，形成半导体器件及其电路。

扩展资料：

光刻机一般根据操作的简便性分为三种，手动、半自动、全自动

1.手动：指的是对准的调节方式，是通过手调旋钮改变它的X轴，Y轴和thita角度来完成对准，对准精度可想而知不高了；

2.半自动：指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐；

3.自动： 指的是 从基板的上载下载，曝光时长和循环都是通过程序控制，自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。

参考资料：百度百科-光刻机，百度百科-刻蚀

2000万一台，这才是国之重器，台积电5nm的必需设备，什么情况？

在半导体行业中，如果一家公司想占据领先地位，则技术，材料和设备这三个关键因素必不可少，如果只有技术而没有材料和设备的支持，那么这只是纸上谈兵，反之亦然，毫无疑问，着眼于著名的芯片巨头，他们在这三个方面都有发言权，因此他们可以占领大部分市场，半导体原材料没什么可说的，由于芯片主要基于单晶硅，即载体，因此全球所有材料制造商都在围绕基于硅的芯片开展业务，尽管我们的国内材料领域不是优势，但我们也取得了一些明显的突破，例如，国内高端光刻胶的诞生一举打破了外国的垄断，对于设备而言，这甚至更为重要，因为如果没有相关设备的支持，就无法制造芯片，对于更核心的半导体设备，大多数人必须第一次想到光刻机。

作为芯片制造过程中的关键机器，光刻机对于所有半导体公司都是相同的，有一个关键意义，举一个简单的例子，我们之所以无法征服中国的7nm芯片流程，是因为到目前为止我们还没有EUV光刻机，即使我们想以高价从国外进口，其他人也看不到会卖，另外，世界上只有ASML可以产生EUV光刻机，并且数量非常稀少，并且将由米国控制，因此，今天光刻机的短缺仍然是国内芯片面临的主要问题，尽管华为和中科院以及其他技术公司或机构已开始全面部署，但仍需要一定的时间，突破，但是，撇开光刻机而言，中国的核心设备已达到世界领先地位，这是国之重器。

该设备的名称为刻蚀机，可能不如光刻机知名，但它也起着关键作用，并为芯片的制造提供了最基本的支持，刻蚀机主要用于处理硅晶片，使硅晶片产生一系列化学反应，以便它们可以携带各种复杂的集成电路，除了光刻机，芯片是产业链中另一个不可或缺的设备，相关数据表明，光刻机和刻蚀机一起占芯片制造总成本的四分之一，其重要性可想而知，尽管刻蚀机的精度比光刻机的精度低一级，但普通公司很难做到这一点，目前，只有少数制造商可以在全球范围内生产高端刻蚀机，其中包括我们国内的中国微电子学半导体，由其独立开发的刻蚀机已在高端市场中立足并进入了5nm流程，价格为每单位2000万个单位，这是台积电5nm生产线，必要的设备。

中微半导体一直坚持低调发展的原则，因此大多数人从未听说过它，但是其技术实力在中国是首屈一指的，公开资料显示，中国微半导体成立于2004年，已有十余年的历史，但是，在尹志耀的领导下，中国微电子取得了一些成就，5nm刻蚀机是最好的例子，中国微电子不仅拥有研发能力，而且还完成了批量生产和向客户供货，从而获得了更大的发展空间，据了解，在中国微电子公司半导体突破5nm刻蚀机之后，世界上最大的芯片铸造厂台积电立即走上了寻求合作的大门，现在中国微电子5nm刻蚀机已开始成为台积电5nm的生产线提供设备支持，这意味着家用半导体设备正在不断改进，而台积电的认可足以证明ChinaMicro半导体的实力，现在刻蚀机取得了重大进展，国产光刻机会远远落后吗？相信在许多国内公司的努力下，这两个国之重器将在未来达到新的高度。