晶圓是什么_晶圓為什么是圓的_晶圓制造工藝 - 全文

　　晶圓是什么

　　晶圓是微電子產(chǎn)業(yè)的行業(yè)術(shù)語之一。

　　高純度的硅（純度，99.99.。。。.99，小數(shù)點(diǎn)后面9-11個(gè)9），一般被做成直徑6英寸，8英寸或者12英寸的圓柱形棒。

　　集成電路生產(chǎn)企業(yè)把這些硅棒用激光切割成極薄的硅片（圓形），然后在上面用光學(xué)和化學(xué)蝕刻的方法把電路、電子元器件做上去，做好之后的每片硅片上有大量的一片片的半導(dǎo)體芯片（小規(guī)模電路或者三極管的話，每片上可以有3000-5000片），這些加工好的圓形硅片就是晶圓。

　　之后它們將被送到半導(dǎo)體封裝工廠進(jìn)行封裝，之后的成品就是我們看到的塑封集成電路或者三極管了。

　　晶圓為什么是圓的

　　因?yàn)橹谱鞴に嚊Q定了它是圓形的。因?yàn)樘峒冞^后的高純度多晶硅是在一個(gè)子晶（seed）上旋轉(zhuǎn)生長出來的。多晶硅被融化后放入一個(gè)坩堝（Quartz Crucible）中，再將子晶放入坩堝中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并且向上提拉，則熔融的硅會(huì)沿著子晶向長成一個(gè)圓柱體的硅錠（ingot）。這種方法就是現(xiàn)在一直在用的CZ法（Czochralski），也叫單晶直拉法。如下圖：

　　然后硅錠在經(jīng)過金剛線切割變成硅片：

　　在經(jīng)過打磨等等處理后就可以進(jìn)行后續(xù)的工序了（CPU制造的那些事之一：i7和i5其實(shí)是孿生兄弟?。浚?/p>

　　單晶直拉法工藝中的旋轉(zhuǎn)提拉決定了硅錠的圓柱型，從而決定晶圓是圓形的。

　　為什么后來又不圓了呢？

　　那為啥后來又不圓了呢？其實(shí)這個(gè)中間有個(gè)過程掠過了，那就是Flat/Notch Grinning。

　　它在硅錠做出來后就要進(jìn)行了。在200mm以下的硅錠上是切割一個(gè)平角，叫做Flat。在200mm（含）以上硅錠上，為了減少浪費(fèi)，只裁剪個(gè)圓形小口，叫做Notch（參考資料2）。在切片后晶圓就變成了這樣：

　　如果你仔細(xì)看我的第一個(gè)圖，你也會(huì)發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是有缺一個(gè)小豁口的。

　　為什么要這樣做呢？這不是浪費(fèi)嗎？其實(shí)，這個(gè)小豁口因?yàn)樘拷吘壎液苄?，在制作Die時(shí)是注定沒有用的，這樣做可以幫助后續(xù)工序確定Wafer擺放位置，為了定位，也標(biāo)明了單晶生長的晶向。定位設(shè)備可以是這樣：

　　這樣切割啊，測試啊都比較方便。

　　晶圓制造工藝

　　1、表面清洗

　　2、初次氧化

　　3、CVD（Chemical Vapor deposition） 法沉積一層Si3N4 （Hot CVD 或LPCVD） 。

　　（1）常壓CVD （Normal Pressure CVD）

　?。?）低壓CVD （Low Pressure CVD）

　?。?）熱CVD （Hot CVD）/（thermal CVD）

　?。?）電漿增強(qiáng)CVD （Plasma Enhanced CVD）

　?。?）MOCVD （Metal Organic CVD） & 分子磊晶成長（Molecular Beam Epitaxy）

　?。?）外延生長法（LPE）

　　4、涂敷光刻膠

　　（1）光刻膠的涂敷

　?。?）預(yù)烘（pre bake）

　?。?）曝光

　?。?）顯影

　　（5）后烘（post bake）

　?。?）腐蝕（etching）

　?。?）光刻膠的去除

　　5、此處用干法氧化法將氮化硅去除

　　6 、離子布植將硼離子（B+3） 透過SiO2 膜注入襯底，形成P 型阱

　　7、去除光刻膠，放高溫爐中進(jìn)行退火處理8、用熱磷酸去除氮化硅層，摻雜磷（P+5） 離子，形成N 型阱

　　9、退火處理，然后用HF 去除SiO2 層

　　10、干法氧化法生成一層SiO2 層，然后LPCVD 沉積一層氮化硅

　　11、利用光刻技術(shù)和離子刻蝕技術(shù)，保留下柵隔離層上面的氮化硅層

　　12、濕法氧化，生長未有氮化硅保護(hù)的SiO2 層，形成PN 之間的隔離區(qū)

　　13、熱磷酸去除氮化硅，然后用HF 溶液去除柵隔離層位置的SiO2 ，并重新生成品質(zhì)更好的SiO2 薄膜， 作為柵極氧化層。

　　14、LPCVD 沉積多晶硅層，然后涂敷光阻進(jìn)行光刻，以及等離子蝕刻技術(shù)，柵極結(jié)構(gòu)，并氧化生成SiO2 保護(hù)層。

　　15、表面涂敷光阻，去除P 阱區(qū)的光阻，注入砷（As） 離子，形成NMOS 的源漏極。用同樣的方法，在N 阱區(qū)，注入B 離子形成PMOS 的源漏極。

　　16、利用PECVD 沉積一層無摻雜氧化層，保護(hù)元件，并進(jìn)行退火處理。

　　17、沉積摻雜硼磷的氧化層18、濺鍍第一層金屬

　?。?）薄膜的沉積方法根據(jù)其用途的不同而不同，厚度通常小于1um 。

　?。?）真空蒸發(fā)法（Evaporation Deposition ）

　?。?）濺鍍（Sputtering Deposition ）

　　19、光刻技術(shù)定出VIA 孔洞，沉積第二層金屬，并刻蝕出連線結(jié)構(gòu)。然后，用PECVD 法氧化層和氮化硅保護(hù)層。

　　20、光刻和離子刻蝕，定出PAD 位置

　　21、最后進(jìn)行退火處理，以保證整個(gè)Chip 的完整和連線的連接性