晶圆---简介 _原创文档.pdf

晶圆是制造IC的基本原料

硅是由沙子所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将这

些纯硅制成长硅晶棒，成为制造积体电路的石英半导体的材料，经过照相制版，

研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片

薄薄的晶圆。我们会听到几寸的晶圆厂，如果硅晶圆的直径越大，代表著这座晶

圆厂有较好的技术。另外还有scaling技术可以将电晶体与导线的尺寸缩小，这

两种方式都可以在一片晶圆上，制作出更多的硅晶粒，提高品质与降低成本。所

以这代表6寸、8寸、12寸晶圆当中，12寸晶圆有较高的产能。当然，生产晶

圆的过程当中，良品率是很重要的条件。

晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；

在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。

晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电

弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达

0.99999999999。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶

体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗

小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为长晶“”。硅晶棒再经过研磨，

抛光，切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是晶圆“”。

晶圆工艺

晶圆的生产工艺流程

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（MeltDown）：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（NeckGrowth）：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（CrownGrowth）：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（BodyGrowth）：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（TailGrowth）：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（CuttingInspection）：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（SurfaceGrindingShaping）：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（WireSawSlicing）：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（EdgeProfiling）：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。

6、研磨（Lapping）：研磨的目的在于去掉切割时在晶片表面产生的锯痕

和破损，使晶片表面达到所要求的光洁度。

7、蚀刻（Etching）：以化学蚀刻的方法，去掉经上几道工序加工后在晶片

表面因加工应力而产生的一层损伤层。

8、去疵（Gettering）：用喷砂法将晶片上的瑕疵与缺陷感到下半层，以利

于后序加工。9、抛光（Pol