压力维持阀
近年来，中兴、华为等本土高科技企业相继受到芯片制裁，芯片制造再次成为一个备受国人关注的话题。芯片产业链可以大体分成：设计、制造、封装、测试、设备和材料等领域。目前，在芯片设计领域，海思、紫光等国内企业已经开始在细分市场占据一席之地；在芯片封测领域，长电、华天、通富等国内企业已经具备较强国际竞争力；在设备和材料领域，虽然高端领域（如光刻机、光刻胶等）仍未突破，但低端领域已逐渐实现国产替代，而且个别细分领域还能达到国际先进水平（如靶材、封装基板等）。但是，在芯片产业链的最核心环节——制造，我国的发展还非常滞后，与台积电、联电等国际先进水平有着很大的差距。
这本书讲述的就是半导体制造的工艺与流程，是砂子化为芯片的神奇旅程。虽然这是一本专业教材，但内容并不艰深，适合吃瓜众了解芯片生产的整体过程。去探寻制造环节中每一个原理和工艺，才能更清楚的认识到芯片制造的原理是什么，对社会意味着什么，以及可能为个人带来什么。 芯片只是源于一抔拙朴的黄砂，最后却能成为巧夺天工的微观艺术，是离不开制造工艺的鬼斧神工。整个芯片制造流程，需要经历多晶硅制备、单晶硅制备、晶圆制备、覆膜、光刻、 刻蚀、掺杂、封装等各个环节。
多晶硅与单晶硅制备
首先要生产工业硅，利用含量较高的石英砂与焦炭或木炭在电弧炉中约2000℃的条件下发生反应生成硅。工业硅杂质含量高，纯度一般为90%～95%。只有极少数的高纯度的工业硅（纯度在98%以上）才能用于进一步提纯成太阳能级多晶硅或电子级多晶硅，它占工业硅的1%。
其次要制备高纯硅，普遍使用三氯氢硅还原法制备高纯硅，又称西门子法制备高纯硅，制成多晶硅棒。此外还有硅烷热分解法，本法生成的硅纯度高，但硅烷气体易燃易爆，不便于运输储存。通过提纯，最后得到高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999%，成为电子级硅。
然后是制备单晶硅，生产的电子级高纯硅为多晶硅，还需要进一步提炼为单晶硅。单晶硅的生长实质上就是把液态硅再次结晶成固态硅的过程，但其中有两个难点：1）结晶过程有可能产生多个自发晶核；2）熔体中如存在其他固体杂质，容易以该杂质为基底形成非自发晶核。
车载卫星电视目前，常用的制备单晶硅的方法主要有直拉法和悬浮区熔法两种，两种方法都是将熔融状态的多晶硅与籽晶接触，同时籽晶与熔体反方向转动并缓慢拉伸，使熔体围绕晶种生长出单晶，最后生产出单晶硅棒。而悬浮法相比直拉法，引入了高频电场使熔体处于半悬浮状态，去除了直拉法所需的坩埚，降低了杂质污染熔体的风险。
晶圆制备水平除雾器
晶棒还要经过一系列加工才能形成符合半导体芯片制造要求的半导体衬底，即晶圆。硅单晶抛光片的制备工艺流程比较复杂，加工工序多而长，必须严格控制每道工序的加工质量，才能获得满足集成电路工艺技术要求、质量合格的硅单晶抛光片。
从硅棒到晶片一般是以下几步：截断（单晶硅棒去头去尾，得到直径相同的硅棒）、直径滚磨（由于晶体生长中直径和圆度控制不是很精确，所以需要径向研磨）、磨定位面（确定定位面后，可以减少后期挟持的损伤面）、切片、磨片（去除硅片表面刀疤）、倒角（防止应力集中和增加掩膜版对焦精度，因此磨光边缘）、抛光（去除表面细微损伤层，比磨片更精细）、清洗、检测、包装（氮气封装）。
晶圆的尺寸越大，每块晶圆产生出的芯片数就越多。但在芯片生产过程中，离晶圆中心越远就越容易出现坏点。另外，更大直径晶圆对于单晶棒生长以及芯片制造保持良好的工艺控制都提出了更高的要求。目前世界上的主流产能是12英寸(300mm)的晶圆。
薄膜沉积
半导体器件制备过程中要使用多种类型的薄膜来达到特定的作用，包括介质膜、半导体膜、导体膜以及超导体膜等。硅表面氧化形成的二氧化硅非常致密，不仅能阻止硅表面继续被氧原子所氧化，而且还具有极稳定的化学性和绝缘性。因此人们制备二氧化硅用来作为器件的保护层和钝化层、电性能的隔离以及绝缘材料和电容器的介质膜等。有了二氧化硅的制备与光刻、掺杂的结合，才出现了硅平面工艺及集成电路的发展。目前，制备二氧化硅膜的方法有：氧化法（干氧氧化、水汽氧化、湿氧氧化）、化学气相沉积法CVD（热能激活、等离子体激活、激光激活）和物理气象沉积法PVD（真空蒸发、轰击溅射）。
光刻
石墨舟
光刻是通过匀胶、曝光、显影等一系列工艺步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去而留下
带有微图形结构的薄膜，完成将设计好的电路图形从光刻板上转移到晶圆片表面光刻胶上的工艺。总的来说，光刻是将图形转移的一个复制过程。光刻是半导体制造过程的中心，制造工艺中晶圆片需要多次经过光刻工艺，光刻工艺从很大程度上决定着半导体器件的图形分辨率、成品率以及质量，因此光刻被认为是半导体制造行业中最关键的步骤。
一般的光刻工艺要经历涂光刻胶、前烘、曝光、显影、坚膜等工序。先将光刻胶均匀的涂放在晶圆片上；然后加热晶圆片，用以干燥光刻胶和增强其黏附性；然后把晶圆片上的图形与光刻板上的图形进行精确对准；打开光源，将光刻板的图形投影到涂布了光刻胶的晶圆片上，受到曝光的光刻胶形成可溶解区域；用化学显影液溶解光刻胶的可溶解区域，从而在光刻胶膜上获得所需要的图形；经过显影的胶膜发生了软化和膨胀，胶膜与晶圆表面黏附力下降，因此需要再次加热，提高光刻胶的黏附性，以备下一阶段的刻蚀。
刻蚀
刻蚀是指将晶圆片上没有被光刻胶覆盖或保护的部分，以化学反应或物理作用的形式加以去除，完成将图形转移到晶圆片表面上的工艺过程。在半导体制造工艺中，刻蚀与光刻相联系，是一种主要的图形化处理工艺。化学法去除可能造成横向钻蚀过大，而物理去除法
一般采用离子轰击，但被溅射作用去除的元素会产生再积淀效应。再完成刻蚀后，需要去除剩余的光刻胶。阀门保温>盐酸苯肼
掺杂
掺杂指的是将可控数量的所需杂质掺入晶圆中的特定区域内，从而改变半导体的电学性能。用过掺杂过程，创建晶圆片全部的晶体管及彼此间的电路连接。一般来说，本征半导体中载流子数目极少，导电能力很低，但如果在其中掺入微量的杂质，所形成的杂质半导体的导电性能将大大增强。
由于掺入的杂质不同，杂质半导体可以分为N型和P型两大类。N型半导体中掺入的杂质为磷或其他五价元素，磷原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，多余的第五个价电子很容易摆脱磷原子核的束缚而成为自由电子，于是半导体中的自由电子数目大量增加，自由电子成为多数载流子，空穴则成为少数载流子。P型半导体中掺入的杂质为硼或其他三价元素，硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴，于是半导体中的空穴数目大量增加，空穴成为多数载流子，自由电子则成为少数载流子。
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