一、晶圓是什么材料做的
晶圓是指制作硅半導體電路所用的硅晶片。晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)原(yuan)始材料是(shi)(shi)硅(gui)(gui)。高純度的多晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)溶解后(hou)(hou)摻入硅(gui)(gui)晶(jing)(jing)(jing)體晶(jing)(jing)(jing)種,然(ran)后(hou)(hou)慢(man)慢(man)拉出,形(xing)成圓(yuan)(yuan)柱(zhu)形(xing)的單晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)。硅(gui)(gui)晶(jing)(jing)(jing)棒在(zai)經(jing)過研磨(mo),拋(pao)光(guang),切片后(hou)(hou),形(xing)成硅(gui)(gui)晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)片,也就是(shi)(shi)晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)。如(ru)今(jin)國內晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)生產線以8英寸(cun)和12英寸(cun)為主。
晶圓的(de)主(zhu)要加(jia)工(gong)方式為片加(jia)工(gong)和批加(jia)工(gong),即同時加(jia)工(gong)1片或多片晶圓。隨(sui)著半(ban)導體特(te)征尺寸越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)小(xiao),加(jia)工(gong)及測量設備越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)先進(jin),使得晶圓加(jia)工(gong)出現了(le)新(xin)的(de)數據(ju)特(te)點。
二、晶圓制造工藝流程
晶(jing)(jing)圓(yuan)工(gong)藝是一種生(sheng)產工(gong)藝,晶(jing)(jing)圓(yuan)工(gong)藝是從大(da)的方面(mian)來講,晶(jing)(jing)圓(yuan)生(sheng)產包(bao)括晶(jing)(jing)棒(bang)制造和晶(jing)(jing)片(pian)制造兩大(da)步驟,它又可(ke)細分為以下(xia)幾道(dao)主要工(gong)序(xu)(其中晶(jing)(jing)棒(bang)制造只包(bao)括下(xia)面(mian)的第(di)一道(dao)工(gong)序(xu),其余的全(quan)部屬晶(jing)(jing)片(pian)制造,所以有時又統稱它們為晶(jing)(jing)柱(zhu)切片(pian)后處理工(gong)序(xu))。
生產工(gong)藝流程(cheng):晶棒成長--晶棒裁切(qie)與(yu)檢(jian)(jian)測--外徑研磨(mo)--切(qie)片--圓邊(bian)--表(biao)層研磨(mo)--蝕刻--去疵--拋光--清(qing)洗--檢(jian)(jian)驗--包裝(zhuang)
1、晶棒成(cheng)長(chang)工序(xu):它又可細分為:
1)融化(hua)(Melt Down):將塊狀的(de)高純度復晶硅(gui)置于石英(ying)坩(gan)鍋內,加熱到其(qi)熔點1420°C以上,使(shi)其(qi)完全融化(hua)。
2)頸部(bu)成長(Neck Growth):待(dai)硅融(rong)漿的(de)溫度(du)穩(wen)定(ding)之后,將(jiang)〈1.0.0〉方向的(de)晶(jing)種(zhong)慢(man)(man)(man)慢(man)(man)(man)插(cha)入其中,接著將(jiang)晶(jing)種(zhong)慢(man)(man)(man)慢(man)(man)(man)往上提升(sheng),使其直(zhi)徑(jing)縮小到(dao)一定(ding)尺寸(一般約6mm左右),維持此(ci)直(zhi)徑(jing)并拉長100-200mm,以(yi)消除(chu)晶(jing)種(zhong)內(nei)的(de)晶(jing)粒排(pai)列取(qu)向差異。
3)晶冠(guan)成長(Crown Growth):頸(jing)部成長完成后(hou),慢(man)慢(man)降低提(ti)升(sheng)速度(du)和溫度(du),使(shi)頸(jing)部直(zhi)徑逐漸加大到(dao)所需尺寸(cun)(cun)(如5、6、8、12寸(cun)(cun)等)。
4)晶體成長(chang)(Body Growth):不斷調整(zheng)提升速(su)度和(he)融煉溫度,維持(chi)固定(ding)的晶棒(bang)直(zhi)徑,直(zhi)到晶棒(bang)長(chang)度達(da)到預定(ding)值。
5)尾部(bu)成長(chang)(Tail Growth):當(dang)晶(jing)(jing)棒(bang)長(chang)度達到預定(ding)值后(hou)再逐漸(jian)加快提升速度并提高(gao)融煉溫度,使晶(jing)(jing)棒(bang)直徑逐漸(jian)變小,以避免因熱應(ying)力造成排差和滑移等(deng)現象產生,最終使晶(jing)(jing)棒(bang)與液面完全分離(li)。到此即得到一根完整的晶(jing)(jing)棒(bang)。
2、晶棒(bang)裁切(qie)與(yu)檢(jian)測(ce)(Cutting & Inspection):將長成的晶棒(bang)去掉直(zhi)徑(jing)偏小(xiao)的頭、尾部分,并(bing)對尺(chi)寸(cun)進(jin)行檢(jian)測(ce),以決(jue)定下步加(jia)工的工藝(yi)參數。
3、外(wai)徑(jing)研磨(mo)(Surface Grinding & Shaping):由于(yu)在(zai)晶棒成長過程中,其(qi)外(wai)徑(jing)尺寸(cun)和圓(yuan)度均有一(yi)定偏差(cha),其(qi)外(wai)園柱面(mian)也(ye)凹凸不(bu)平(ping),所以必須對外(wai)徑(jing)進行(xing)修整(zheng)、研磨(mo),使其(qi)尺寸(cun)、形狀誤差(cha)均小于(yu)允許偏差(cha)。
4、切片(Wire Saw Slicing):由(you)于硅的硬度非常大,所(suo)以在(zai)本工序里,采用環狀、其內徑邊緣(yuan)鑲嵌有鉆石顆粒的薄片鋸片將(jiang)晶棒切割成一片片薄片。
5、圓(yuan)邊(bian)(Edge Profiling):由于剛切下來(lai)的(de)晶(jing)片外邊(bian)緣很鋒(feng)利,硅單晶(jing)又是脆(cui)性材料(liao),為避免邊(bian)角崩裂影響晶(jing)片強度、破壞晶(jing)片表面光(guang)潔和對(dui)后工序(xu)帶來(lai)污染顆粒,必須用專用的(de)電腦控(kong)制設備自動修整晶(jing)片邊(bian)緣形(xing)狀和外徑尺寸。
6、研磨(Lapping):研磨的目的在于去掉切割時(shi)在晶(jing)(jing)片表(biao)面產生的鋸痕和破損,使晶(jing)(jing)片表(biao)面達到所(suo)要求的光潔度。
7、蝕刻(Etching):以化學蝕刻的(de)方(fang)法,去掉經上幾道工序(xu)加工后(hou)在晶片(pian)表(biao)面因加工應力(li)而產生的(de)一層損(sun)傷層。
8、去疵(Gettering):用噴砂法將晶片(pian)上的瑕疵與缺陷感(gan)到下半(ban)層,以利于后續加工。
9、拋(pao)光(Polishing):對晶片(pian)(pian)的邊緣和(he)表(biao)面進行拋(pao)光處理,一(yi)來進一(yi)步去掉附著在晶片(pian)(pian)上的微(wei)粒,二來獲得(de)極(ji)佳的表(biao)面平整度,以利(li)于后面所(suo)要(yao)講(jiang)到的晶圓處理工(gong)序(xu)加(jia)工(gong)。
10、清洗(Cleaning):將(jiang)加工完(wan)成的晶片進行(xing)最后的徹底清洗、風干。
11、檢(jian)驗(Inspection):進行最終全面(mian)的檢(jian)驗以保證產(chan)品最終達到規定的尺寸、形狀、表面(mian)光潔(jie)度(du)、平整度(du)等技術指標。
12、包裝(Packing):將成品用柔性材料,分隔、包裹、裝箱,準備發往以下的芯片制造車間或(huo)出廠發往訂貨客戶。