半导体晶圆制造工艺

硅晶圆的制造过程主要分为晶体生长工艺和晶圆加工工艺。

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01

多晶硅(矿块)

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02

单晶拉制(CZ法)

在CZ法中,将加热器、石墨坩埚、石英坩埚、多晶硅设置在拉制装置内,并在惰性气氛的减压条件下加热熔融。随后,将种晶体接触熔融硅并逐渐拉制,从而生长出单晶。

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03

单晶硅锭

用于直径300mm晶圆的单晶硅锭,其长度可达到2米,重量可能超过300公斤,非常巨大。

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04

外周研磨加工

为了达到指定的直径,对单晶硅锭的外周进行研磨加工。外周的部分区域会加工出表示晶体方位的槽(刻槽)或平面(晶向平面:Orientation Flat,简称Oriflat)。随后,在进行切片加工之前,将硅锭切割至指定的长度。

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05

切片加工

通过线锯方式或内周刀方式对硅锭进行切割,将其加工成晶圆形状。

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06

倒角加工(外周倒角)

为了防止晶圆在制造过程中出现崩边或裂纹,使用金刚石砂轮对晶圆的边缘进行圆弧状研磨,进行倒角处理。

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07

研磨加工(双面机械研磨)

在旋转的上下研磨盘之间,将装有晶圆的载体进行旋转,同时供应磨料,对晶圆的两面进行研磨处理。

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08

蚀刻加工(双面化学研磨)

将装有晶圆的夹具置于混合酸的蚀刻液中,通过旋转夹具进行蚀刻,彻底去除前工序机械加工所导致的破坏层。

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09

晶圆氧化处理

通过扩散炉进行热处理,分解在晶体生长过程中生成的由氧引起的不稳定供体(n型杂质),使材料恢复至原本的电阻率。

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10

抛光加工(单面镜面研磨)

将贴有研磨布的旋转定盘与粘附晶圆的载板相接触,并在供应研磨材料的同时,通过机械与化学的复合作用进行研磨,直至达到镜面效果。

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11

清洗

使用化学试剂和超纯水对晶圆进行清洗,从化学和物理层面使其达到洁净状态。

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12

检测

利用高亮度聚光灯照射晶圆表面进行外观检测,并使用专用检测设备检查平坦度、比电阻以及表面附着的微小颗粒数量等。

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13

包装

将晶圆装入洁净的运输专用盒中,并进一步封入防止湿气等外界影响的特殊袋中。

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14

出货

晶圆被装入能够吸收冲击、避免因轻微碰撞而损坏的出货专用箱中进行运输。