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第351章 芯片制造当中的诸多配套耗材和设备（第1页）

在光刻工艺中，光刻胶、掩模版、显影液和去胶剂是最关键的几项耗材。

光刻胶如同芯片制造的“画笔”，它对光线极为敏感，通过曝光、显影等步骤，能够将芯片设计图案精准地转移到硅片上，不同类型的光刻胶适用于不同的制程工艺，其质量直接影响芯片的分辨率与性能。

现阶段的光刻胶可分为正胶与负胶，正胶以AZ系列为代表，负胶则以KTFR系列为典型，它们基于酚醛树脂或环化橡胶体系制成，在光源适配方面，主要使用g-line（436nm）和i-line（365nm）汞灯光源。

而光刻环节所用到的光刻机，堪称芯片制造设备中的“皇冠”，如今接触式光刻机和接近式光刻机较为常见，前者通过光刻掩模版与硅片直接接触实现曝光，后者则让掩模版与硅片保持微小间隙进行曝光。

这类光刻机相比几十年之后的光刻机来说虽精度有限，但能满足4英寸、6英寸硅片的常规光刻需求。

掩膜版方面，目前材料为石英玻璃镀铬，仪器通过电子束或激光直写技术制作精细图形，就如同光刻过程的“模板”，光线透过掩膜版照射到光刻胶上，实现图案的复制，高精度掩膜版的制作工艺复杂，对材料和设备要求极高。

显影液能将曝光后的光刻胶溶解，显现出所需图案，正胶一般使用碱性溶液，如KOH、TMAH，负胶则使用有机溶剂，去胶时，一般采用氧等离子体灰化，或使用硫酸-过氧化氢混合液，以去除光刻过程完成后残留的光刻胶，保证硅片表面的洁净。

蚀刻工艺同样需要多种特定耗材，其有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。

湿法蚀刻以液体形式对硅片表面进行腐蚀，去除不需要的材料，具有蚀刻速率快、均匀性好的特点，化学品方面，二氧化硅蚀刻使用氢氟酸缓冲液，如BOE；氮化硅蚀刻需用到热磷酸；金属蚀刻时，铝使用磷酸、硝酸及醋酸混合液，铜则用硝酸。

不过湿法刻蚀因为方向性难以控制的问题，在亚微米级的制造过程就不太能用了，干法蚀刻气体则通过等离子体反应，实现对硅片的精确蚀刻，当下制造工艺里面一般会使用CF4、Cl2、BCl3等气体，用于硅、金属和介质层蚀刻，能够满足更高精度的制程要求。

和工艺相对应的，蚀刻设备也分为湿法蚀刻设备和干法蚀刻设备。

湿法蚀刻设备通过化学溶液对硅片进行腐蚀，设备相对简单但需精确控制溶液流量和温度；干法蚀刻设备则借助等离子体技术，实现更精准的蚀刻，像反应离子蚀刻设备，通过射频电源激发反应气体产生等离子体，对硅片表面进行蚀刻。

薄膜沉积环节工艺分为两种，分别是简称为PVD的物理气相沉积和简称为CVD的化学气相沉积。

PVD工艺中，靶材采用铝、钛、钨等金属，用于金属化层，辅助气体则使用氩气作为溅射气体。CVD工艺里，介质层通过硅烷沉积二氧化硅，氨气与硅烷反应生成氮化硅，多晶硅则通过硅烷在高温下分解沉积而成。

这两种工艺相互配合，满足芯片制造中对不同薄膜材料和性能的需求。

PVD设备主要有溅射镀膜设备，通过离子轰击靶材，使靶材原子溅射出来沉积在硅片表面；CVD设备则更为复杂，包括常压化学气相沉积设备、低压化学气相沉积设备等，能在不同压力和温度条件下，实现各种薄膜材料的沉积。

掺杂工艺中，离子注入气体负责将特定的杂质离子注入硅片，改变硅片的电学性能，退火环境则在离子注入后，通过加热处理，修复硅片晶体结构的损伤，激活杂质离子，确保芯片的正常工作。

相关的离子注入设备通过电场加速离子，将特定离子注入硅片，实现对硅片电学性能的调控；退火设备则有电阻炉、快速热退火设备等，能根据不同工艺要求，精确控制退火温度和时间。

清洗与抛光环节，清洗化学品能够去除硅片表面的污染物和杂质，保证芯片制造环境的洁净；抛光耗材则用于对硅片表面进行平整化处理，提高硅片的平整度，为后续的制造工艺奠定基础。

这个时候后来才发扬光大的CMP也就是化学机械抛光技术还处于实验性使用阶段，尚未普及，清洗设备有喷淋式清洗机、超声波清洗机等，能有效去除硅片表面的杂质；在抛光设备方面，机械抛光设备利用研磨液和抛光垫对硅片进行表面平整处理。

除了制造环节的耗材之外，硅片作为芯片制造的基础材料，其质量和规格直接影响芯片的性能和良率，硅片制造设备包括晶体生长设备，如直拉法单晶炉，用于生产单晶硅棒；切片设备将单晶硅棒切成硅片；研磨和抛光设备对硅片表面进行加工，提高硅片平整度。

此外，还有许多关键的辅助耗材，光刻掩膜保护膜采用聚酯薄膜，防止掩膜版污染。洁净室耗材包括无尘服、乳胶或丁腈手套、聚丙烯或PFA材质的晶圆盒。

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设备维护材料则有真空泵油、耐腐蚀的氟橡胶密封圈、石英部件，如炉管、反应腔室等，确保生产设备的正常运行。

芯片制造车间还需要配备了大量的检测设备，如扫描电子显微镜，用于观察芯片表面的微观结构；原子力显微镜，测量芯片表面的平整度和粗糙度；电学参数测试设备，检测芯片的电学性能。

鉴于芯片制造耗材和设备的多样性与重要性，江尚舟建议在鹏城高新区周边区域，精心规划建设耗材产业园与设备产业配套区。

打造鹏城完整产业链的最后一个部分则是政策与资金支持。

江尚舟建议鹏城政府出台一系列优惠政策，如土地租金减免、税收优惠、财政补贴等，吸引国内外优质半导体企业入驻，园区内也需合理规划功能分区，设立光刻区、蚀刻区、薄膜沉积区等多个专业区域，方便企业之间的交流与合作。

在资金支持方面，他又提议设立专项产业基金，如“鹏城集成电路产业基金”，重点投资设备国产化项目，像半导体刻蚀机，以及材料研发项目，例如大硅片的研发，助力国内半导体企业攻克核心技术。

在土地与基建保障上，以低价土地吸引企业入驻鹏城高新区及周边产业园区时也应同步建设高规格洁净厂房、超纯水供应系统和双回路电网，为企业提供良好的生产环境，解决企业的后顾之忧。

同时，园区还应配套建设研发中心、检测中心、物流中心等公共服务平台，为企业提供技术支持、质量检测、物流配送等一站式服务。

这样才能通过产业集聚效应，降低企业的生产成本，提高生产效率，促进耗材企业之间的技术交流与创新，推动整个芯片制造耗材产业的发展，为鹏城高新区半导体产业的繁荣提供坚实的支撑。

“很好！从你方案里面的各个细节可以看出你确实是把半导体产业不光是生产线，还有整个供应链都已经摸透了。”听完江尚舟的整个规划，周希舞率先鼓起掌来，“不过，你这个规划要怎么落地呢？”

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