《電子技術(shù)應(yīng)用》
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半導(dǎo)體晶圓的生產(chǎn)工藝流程介紹
摘要: 從大的方面來(lái)講,,晶圓生產(chǎn)包括晶棒制造和晶片制造兩大步驟,。
Abstract:
Key words :

  從大的方面來(lái)講,晶圓生產(chǎn)包括晶棒制造和晶片制造兩大步驟,,它又可細(xì)分為以下幾道主要工序(其中晶棒制造只包括下面的第一道工序,,其余的全部屬晶片制造,,所以有時(shí)又統(tǒng)稱它們?yōu)榫е衅筇幚砉ば颍?/p>

  晶棒成長(zhǎng) --> 晶棒裁切與檢測(cè) --> 外徑研磨 --> 切片 --> 圓邊 --> 表層研磨 --> 蝕刻 --> 去疵 --> 拋光 --> 清洗 --> 檢驗(yàn) --> 包裝

  1 晶棒成長(zhǎng)工序:它又可細(xì)分為:

  1)融化(Melt Down)

  將塊狀的高純度復(fù)晶硅置于石英坩鍋內(nèi),加熱到其熔點(diǎn)1420°C以上,,使其完全融化,。

  2)頸部成長(zhǎng)(Neck Growth)

  待硅融漿的溫度穩(wěn)定之后,將〈1.0.0〉方向的晶種慢慢插入其中,,接著將晶種慢慢往上提升,,使其直徑縮小到一定尺寸(一般約6mm左右),維持此直徑并拉長(zhǎng)100-200mm,,以消除晶種內(nèi)的晶粒排列取向差異,。

  3)晶冠成長(zhǎng)(Crown Growth)

  頸部成長(zhǎng)完成后,慢慢降低提升速度和溫度,,使頸部直徑逐漸加大到所需尺寸(如5,、6、8,、12吋等),。

  4)晶體成長(zhǎng)(Body Growth)

  不斷調(diào)整提升速度和融煉溫度,維持固定的晶棒直徑,,只到晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值,。

  5)尾部成長(zhǎng)(Tail Growth)

  當(dāng)晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值后再逐漸加快提升速度并提高融煉溫度,使晶棒直徑逐漸變小,,以避免因熱應(yīng)力造成排差和滑移等現(xiàn)象產(chǎn)生,,最終使晶棒與液面完全分離。到此即得到一根完整的晶棒,。

  2 晶棒裁切與檢測(cè)(Cutting & Inspection)

  將長(zhǎng)成的晶棒去掉直徑偏小的頭,、尾部分,并對(duì)尺寸進(jìn)行檢測(cè),,以決定下步加工的工藝參數(shù),。

  3 外徑研磨(Surface Grinding & Shaping)

  由于在晶棒成長(zhǎng)過(guò)程中,其外徑尺寸和圓度均有一定偏差,,其外園柱面也凹凸不平,,所以必須對(duì)外徑進(jìn)行修整、研磨,,使其尺寸,、形狀誤差均小于允許偏差,。

  4 切片(Wire Saw Slicing)

  由于硅的硬度非常大,所以在本工序里,,采用環(huán)狀,、其內(nèi)徑邊緣鑲嵌有鉆石顆粒的薄片鋸片將晶棒切割成一片片薄片。

  5 圓邊(Edge Profiling)

  由于剛切下來(lái)的晶片外邊緣很鋒利,,硅單晶又是脆性材料,,為避免邊角崩裂影響晶片強(qiáng)度、破壞晶片表面光潔和對(duì)后工序帶來(lái)污染顆粒,,必須用專用的電腦控制設(shè)備自動(dòng)修整晶片邊緣形狀和外徑尺寸,。

  從大的方面來(lái)講,晶圓生產(chǎn)包括晶棒制造和晶片制造兩大步驟,,它又可細(xì)分為以下幾道主要工序(其中晶棒制造只包括下面的第一道工序,,其余的全部屬晶片制造,所以有時(shí)又統(tǒng)稱它們?yōu)榫е衅筇幚砉ば颍?/p>

  晶棒成長(zhǎng) --> 晶棒裁切與檢測(cè) --> 外徑研磨 --> 切片 --> 圓邊 --> 表層研磨 --> 蝕刻 --> 去疵 --> 拋光 --> 清洗 --> 檢驗(yàn) --> 包裝

  1 晶棒成長(zhǎng)工序:它又可細(xì)分為:

  1)融化(Melt Down)

  將塊狀的高純度復(fù)晶硅置于石英坩鍋內(nèi),,加熱到其熔點(diǎn)1420°C以上,,使其完全融化。

  2)頸部成長(zhǎng)(Neck Growth)

  待硅融漿的溫度穩(wěn)定之后,,將〈1.0.0〉方向的晶種慢慢插入其中,,接著將晶種慢慢往上提升,使其直徑縮小到一定尺寸(一般約6mm左右),,維持此直徑并拉長(zhǎng)100-200mm,,以消除晶種內(nèi)的晶粒排列取向差異。

  3)晶冠成長(zhǎng)(Crown Growth)

  頸部成長(zhǎng)完成后,,慢慢降低提升速度和溫度,,使頸部直徑逐漸加大到所需尺寸(如5、6,、8,、12吋等)。

  4)晶體成長(zhǎng)(Body Growth)

  不斷調(diào)整提升速度和融煉溫度,,維持固定的晶棒直徑,,只到晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值。

  5)尾部成長(zhǎng)(Tail Growth)

  當(dāng)晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值后再逐漸加快提升速度并提高融煉溫度,,使晶棒直徑逐漸變小,,以避免因熱應(yīng)力造成排差和滑移等現(xiàn)象產(chǎn)生,最終使晶棒與液面完全分離,。到此即得到一根完整的晶棒,。

  2 晶棒裁切與檢測(cè)(Cutting & Inspection)

  將長(zhǎng)成的晶棒去掉直徑偏小的頭、尾部分,,并對(duì)尺寸進(jìn)行檢測(cè),,以決定下步加工的工藝參數(shù),。

  3 外徑研磨(Surface Grinding & Shaping)

  由于在晶棒成長(zhǎng)過(guò)程中,其外徑尺寸和圓度均有一定偏差,,其外園柱面也凹凸不平,,所以必須對(duì)外徑進(jìn)行修整、研磨,,使其尺寸,、形狀誤差均小于允許偏差,。

  4 切片(Wire Saw Slicing)

  由于硅的硬度非常大,,所以在本工序里,采用環(huán)狀,、其內(nèi)徑邊緣鑲嵌有鉆石顆粒的薄片鋸片將晶棒切割成一片片薄片,。

  5 圓邊(Edge Profiling)

  由于剛切下來(lái)的晶片外邊緣很鋒利,硅單晶又是脆性材料,,為避免邊角崩裂影響晶片強(qiáng)度,、破壞晶片表面光潔和對(duì)后工序帶來(lái)污染顆粒,必須用專用的電腦控制設(shè)備自動(dòng)修整晶片邊緣形狀和外徑尺寸,。

  6 研磨(Lapping)

  研磨的目的在于去掉切割時(shí)在晶片表面產(chǎn)生的鋸痕和破損,,使晶片表面達(dá)到所要求的光潔度。

  7 蝕刻(Etching)

  以化學(xué)蝕刻的方法,,去掉經(jīng)上幾道工序加工后在晶片表面因加工應(yīng)力而產(chǎn)生的一層損傷層,。

  8 去疵(Gettering)

  用噴砂法將晶片上的瑕疵與缺陷感到下半層,以利于后序加工,。

  9 拋光(Polishing)

  對(duì)晶片的邊緣和表面進(jìn)行拋光處理,,一來(lái)進(jìn)一步去掉附著在晶片上的微粒,二來(lái)獲得極佳的表面平整度,,以利于后面所要講到的晶圓處理工序加工,。

  10 清洗(Cleaning)

  將加工完成的晶片進(jìn)行最后的徹底清洗、風(fēng)干,。

  11 檢驗(yàn)(Inspection)

  進(jìn)行最終全面的檢驗(yàn)以保證產(chǎn)品最終達(dá)到規(guī)定的尺寸,、形狀、表面光潔度,、平整度等技術(shù)指標(biāo),。

  12 包裝(Packing)

  將成品用柔性材料,分隔,、包裹,、裝箱,準(zhǔn)備發(fā)往以下的芯片制造車間或出廠發(fā)往訂貨客戶,。
 

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