氧等离子体灰化技术：精益求精的新工艺流程

在集成电路的原材料准备完成后，晶圆浸入内含刻蚀试剂的刻蚀槽内，溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不需要刻蚀的部分，其间利用超声振动加速去除晶圆表面附着的杂质。利用氧等离子体对光刻胶进行灰化处理后，所有光刻胶被去除。如果无法一次制作出所需的电路图形，则还需重复光刻胶涂抹、曝光、光刻胶溶解等步骤，其间可能也会有各种成膜工艺（绝缘膜、金属膜）运用于其中。

在集成电路芯片制造过程中，有意识地导入特定杂质以控制硅材料的导电能力，还可以用来控制杂质浓度以及分布。杂质扩散一般采用离子注入法完成，掺杂的导电性杂质导入电弧室后离子化，经过电场加速后从晶圆表面注入。离子注入完成后，部分硅原子已经被掺杂，可以形成自由电子或空穴。

离子注入完成后，利用气相沉积在硅晶圆表面沉积氧化硅膜以形成绝缘层，同时光刻掩膜技术在层间绝缘膜上开孔以引出导体电极。此后，利用溅射沉积法在晶圆整个表面上沉积布线用的铝层，继续使用光刻掩膜技术对铝层进行雕刻，形成场效应管的源极、漏极、栅极。最后在整个晶圆表面沉积绝缘层以保护晶体管。此时，便可以利用铝层形成、光刻掩膜、蚀刻开孔等精细操作等构建多层的互联电路。对于在此过程中表面各种凹凸不平越来越多、高低差异很大的问题，可以采用化学机械抛光技术（CMP）来解决。

在这一领域，应用材料公司成立于1967年，是全球最大的半导体设备、显示屏生产设备和纳米制造技术、芯片制造技术服务企业，先后收购了Opal 技术（Opal Technologies）、Orbot设备（Orbot Instruments）、Oramir半导体设备（Oramir Semiconductor Equipment）、Etec系统（Etec Systems）、Baccini、Semitool、Varian半导体（Varian Semiconductor）等企业。应用材料公司的产品覆盖了物理气相沉积、化学气相沉积、刻蚀、快速热处理、离子注入、外延、测量与检测、清洗等步骤，其发展前沿已推进至原子级层面的材料改性技术和规模生产能力开发。应用材料公司从材料业务逐步发展至设备制造业务，由美国、以色列、中国、新加坡、欧洲等地的研发中心共同协作，在研发与生产工艺、部件方面共同努力来提升客户的设备效能，提供专业的工程解决方案和服务。应用材料公司在硅谷设立了梅丹技术中心（Maydan Technology Center），超净工作区内，多达250个不同步骤的处理可以实现集成开发，Endura系统、Tetra掩膜刻蚀系统等系统集成实现了高度自动化的运行，从而为450毫米（18英寸）晶圆等的开发提供了平台。在这个完整的新工艺流程开发中，即便是零部件的精确制造，都可能意味着需要更专业的新技术。在逐步逼近摩尔定律极限后，原子级的加工则意味着全新的新技术汇聚。

泛林研究公司（Lam Research Corporation）创立于 1980年，总部位于美国加州弗里蒙特，是全球主要的设备制造和服务供应商之一，可提供单晶圆清洁技术的多样组合，制造技术涉及刻蚀、沉积、去除光阻及清洁、研磨和精密抛光等设备。在薄膜沉积工艺中，泛林的产品包括ALTUS®Max、ALTUS®Max Extreme FillTM、ALTUS®Direct FillTM Max等，结合了化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）技术实现高度适形的薄膜均匀沉积，满足了钨金属化应用需求。在刻蚀工艺中，泛林的产品包括Versys® Metal、Versys® Metal L、Versys® Metal M等，用于金属硬掩膜（MHM）蚀刻，可实现小尺寸的刻蚀。泛林的干法去胶工艺，可有效去除前道工艺中的光刻胶并实现先进晶圆层级封装。泛林曾经试图并购科磊半导体（KLA-Tencor Corporation），后者创立于1975年，是晶圆检测与掩膜检测的先进企业，产品包括芯片制造、晶圆制造、掩膜制造、互补式金属氧化物半导体（CMOS）、图像传感器制造和微电子机械系统制造等。在泛林集团执行副总裁兼首席技术官理查德·戈奇奥（Richard Gottscho）看来，随着原子层刻蚀等技术的发展，“摩尔定律继续发展已不仅仅指简单的微缩，无论是从二维向三维转变或是其他方式，产业界始终都有方法让芯片的密度和性能继续提高，而能耗和成本持续降低。”(www.xing528.com)

无论是应用材料的工艺流程体系，还是泛林的原子层刻蚀体系，说明集成电路的制造是诸多技术集成的结晶，各类人才在核心价值观上的共同认知则是其发展的根本。

除应用材料、泛林外，东京电子、中微半导体等也已成为该领域的重要供应商。东京电子成立于1963年，是日本半导体的先进企业，其产品可用于晶圆处理、等离子体蚀刻、热处理等，包括离子注入机、光刻机、薄膜沉积设备、曝光显影机等。2013年9月东京电子宣布与美国应用材料公司合并，但是又于2015年4月取消业务合并计划。耐诺公司（Nanometrics Incorporated）创立于1975年，总部位于美国加州米尔皮塔斯，其自动测量系统产品包括计量光学关键尺寸测量、薄膜测量和晶圆应力测量等，用于集成电路、高亮度LED、分立式元件及数据存储设备制造的过程控制计量和检测（如光学关键尺寸的测量、薄膜工序的控制）。此外，该公司的系统还可用于尺寸和薄膜厚度测量、地型测量装置、缺陷检测等工序，以及薄膜光学、电学及材料性质的分析。这些技术集成后，适用于从基板制造到批量的半导体生产，再到晶圆级封装的应用工艺。

晶体管之间连接电路构建完成后，经过晶圆级测试（Good-Chip/Wafer检测，简称G/W检测）和晶圆划片、外观检查、装片，便进入了封装测试环节。封装环节主要包括安放、固定、密封、保护芯片，完成后进行全面的测试。

封装测试领域的企业很多，日月光半导体公司、长电科技等都是重要的竞争者。日月光半导体公司（Advanced Semiconductor Engineering，简称ASX）创立于1984年，总部位于中国台湾，是全球半导体封装与测试的领先企业，提供半导体前端工程测试、晶圆探测测试与终端测试等完整的封装测试服务。中国台湾地区的矽品（SPIL）精密工业股份有限公司也是专注于集成电路封装及测试的企业。此外，美国艾克尔科技（Amkor Technology）成立于1968年，总部位于亚利桑那州钱德勒，也是全球领先的提供半导体封装和测试服务厂商之一，在全球率先量产了和TSV/2.5D/3D技术相关的芯片产品。凭借技术和规模的双重优势，2017年日月光封装与测试业务营收超50亿美元，毛利率达26.6%，同时研发费用占营收的4.1%，是一个非常重视技术研发的封装与测试龙头企业。