電子發燒友App
晶圓是什么
晶圓是微電子產業的行業術語之一。
高純度的硅（純度，99.99.。。。.99，小數點后面9-11個9），一般被做成直徑6英寸，8英寸或者12英寸的圓柱形棒。
集成電路生產企業把這些硅棒用激光切割成極薄的硅片（圓形），然后在上面用光學和化學蝕刻的方法把電路、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體芯片（小規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體封裝工廠進行封裝，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
因為制作工藝決定了它是圓形的。因為提純過后的高純度多晶硅是在一個子晶（seed）上旋轉生長出來的。多晶硅被融化后放入一個坩堝（Quartz Crucible）中，再將子晶放入坩堝中勻速轉動并且向上提拉，則熔融的硅會沿著子晶向長成一個圓柱體的硅錠（ingot）。這種方法就是現在一直在用的CZ法（Czochralski），也叫單晶直拉法。如下圖：
然后硅錠在經過金剛線切割變成硅片：
在經過打磨等等處理后就可以進行后續的工序了（CPU制造的那些事之一：i7和i5其實是孿生兄弟！？）
單晶直拉法工藝中的旋轉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？其實這個中間有個過程掠過了，那就是Flat/Notch Grinning。
它在硅錠做出來后就要進行了。在200mm以下的硅錠上是切割一個平角，叫做Flat。在200mm（含）以上硅錠上，為了減少浪費，只裁剪個圓形小口，叫做Notch（參考資料2）。在切片后晶圓就變成了這樣：
如果你仔細看我的第一個圖，你也會發現它其實是有缺一個小豁口的。
為什么要這樣做呢？這不是浪費嗎？其實，這個小豁口因為太靠近邊緣而且很小，在制作Die時是注定沒有用的，這樣做可以幫助后續工序確定Wafer擺放位置，為了定位，也標明了單晶生長的晶向。定位設備可以是這樣：
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）
（2）低壓CVD （Low Pressure CVD）
（3）熱CVD （Hot CVD）/（thermal CVD）
（4）電漿增強CVD （Plasma Enhanced CVD）
（5）MOCVD （Metal Organic CVD） & 分子磊晶成長（Molecular Beam Epitaxy）
（6）外延生長法（LPE）
4、涂敷光刻膠
（1）光刻膠的涂敷
（2）預烘（pre bake）
（3）曝光
（4）顯影
（5）后烘（post bake）
（6）腐蝕（etching）
（7）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、利用光刻技術和離子刻蝕技術，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的SiO2 層，形成PN 之間的隔離區
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，然后涂敷光阻進行光刻，以及等離子蝕刻技術，柵極結構，并氧化生成SiO2 保護層。
15、表面涂敷光阻，去除P 阱區的光阻，注入砷（As） 離子，形成NMOS 的源漏極。用同樣的方法，在N 阱區，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，保護元件，并進行退火處理。
17、沉積摻雜硼磷的氧化層18、濺鍍第一層金屬
（1）薄膜的沉積方法根據其用途的不同而不同，厚度通常小于1um 。
（2）真空蒸發法（Evaporation Deposition ）
（3）濺鍍（Sputtering Deposition ）
19、光刻技術定出VIA 孔洞，沉積第二層金屬，并刻蝕出連線結構。然后，用PECVD 法氧化層和氮化硅保護層。
20、光刻和離子刻蝕，定出PAD 位置
21、最后進行退火處理，以保證整個Chip 的完整和連線的連接性
工商網監
評論