晶圓工藝是一種生產(chǎn)工藝,晶圓工藝是從大的方面來講,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,所以有時又統(tǒng)稱它們?yōu)榫е衅筇幚砉ば?。
生產(chǎn)工藝流程晶棒成長 -- 晶棒裁切與檢測 -- 外徑研磨 -- 切片 -- 圓邊 -- 表層研磨 -- 蝕刻 -- 去疵 -- 拋光 -- 清洗 -- 檢驗 -- 包裝
1、晶棒成長工序:它又可細分為: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1420°C以上,使其完全融化。2)、頸部成長(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100-200mm,以消除晶種內(nèi)的晶粒排列取向差異。3)、晶冠成長(Crown Growth):頸部成長完成后,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寸等)。4)、晶體成長(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,直到晶棒長度達到預(yù)定值。5)、尾部成長(Tail Growth):當(dāng)晶棒長度達到預(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(Cutting & Inspection):將長成的晶棒去掉直徑偏小的頭、尾部分,并對尺寸進行檢測,以決定下步加工的工藝參數(shù)。
3、外徑研磨(Surface Grinding & Shaping):由于在晶棒成長過程中,其外徑尺寸和圓度均有一定偏差,其外園柱面也凹凸不平,所以必須對外徑進行修整、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度、破壞晶片表面光潔和對后工序帶來污染顆粒,必須用專用的電腦控制設(shè)備自動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在晶片表面產(chǎn)生的鋸痕和破損,使晶片表面達到所要求的光潔度。
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,以利于后續(xù)加工。
9、拋光(Polishing):對晶片的邊緣和表面進行拋光處理,一來進一步去掉附著在晶片上的微粒,二來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行最后的徹底清洗、風(fēng)干。
11、檢驗(Inspection):進行最終全面的檢驗以保證產(chǎn)品最終達到規(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。