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半导体晶圆的生产工艺流程介绍

2011-12-10 09:25
林契于宸
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  从大的方面来讲,晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤,它又可细分为以下几道主要工序(其中晶棒制造只包括下面的第一道工序,其余的全部属晶片制造,所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序):

  晶棒成长 --> 晶棒裁切与检测 --> 外径研磨 --> 切片 --> 圆边 --> 表层研磨 --> 蚀刻 --> 去疵 --> 抛光 --> 清洗 --> 检验 --> 包装

  1 晶棒成长工序:它又可细分为:

  1)融化(Melt Down)

  将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内,加热到其熔点1420°C以上,使其完全融化。

  2)颈部成长(Neck Growth)

  待硅融浆的温度稳定之后,将〈1.0.0〉方向的晶种慢慢插入其中,接着将晶种慢慢往上提升,使其直径缩小到一定尺寸(一般约6mm左右),维持此直径并拉长100-200mm,以消除晶种内的晶粒排列取向差异。

  3)晶冠成长(Crown Growth)

  颈部成长完成后,慢慢降低提升速度和温度,使颈部直径逐渐加大到所需尺寸(如5、6、8、12吋等)。

  4)晶体成长(Body Growth)

  不断调整提升速度和融炼温度,维持固定的晶棒直径,只到晶棒长度达到预定值。

  5)尾部成长(Tail Growth)

  当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度,使晶棒直径逐渐变小,以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生,最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。

  2 晶棒裁切与检测(Cutting & Inspection)

  将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分,并对尺寸进行检测,以决定下步加工的工艺参数。

  3 外径研磨(Surface Grinding & Shaping)

  由于在晶棒成长过程中,其外径尺寸和圆度均有一定偏差,其外园柱面也凹凸不平,所以必须对外径进行修整、研磨,使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。

  4 切片(Wire Saw Slicing)

  由于硅的硬度非常大,所以在本工序里,采用环状、其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将晶棒切割成一片片薄片。

  5 圆边(Edge Profiling)

  由于刚切下来的晶片外边缘很锋利,硅单晶又是脆性材料,为避免边角崩裂影响晶片强度、破坏晶片表面光洁和对后工序带来污染颗粒,必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸。

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