半導(dǎo)體晶圓的生產(chǎn)工藝流程介紹
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。