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半導體晶圓的生產(chǎn)工藝流程介紹
摘要: 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。
Abstract:
Key words :

  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筇幚砉ば颍?/p>

  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吋等)。

  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,只到晶棒長度達到預定值。

  5)尾部成長(Tail Growth)

  當晶棒長度達到預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。

  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筇幚砉ば颍?/p>

  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吋等)。

  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,只到晶棒長度達到預定值。

  5)尾部成長(Tail Growth)

  當晶棒長度達到預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。

  12 包裝(Packing)

  將成品用柔性材料,分隔、包裹、裝箱,準備發(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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