晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,因为其形状为圆形,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的集成电路产品。晶圆的原始资料是硅,而地壳外表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99.999999999%。
根本质料
硅是由石英砂所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成硅晶棒,成为制作集成电路的石英半导体的资料,通过照相制版,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。硅片广泛用于集成电路(IC)基板、半导体封装衬底资料,硅片划切质量直接影响芯片的良品率及制作本钱。硅片划片办法主要有金刚石砂轮划片、激光划片。激光划片是使用高能激光束聚集发生的高温使照耀部分范围内的硅资料瞬间气化,完结硅片别离,但高温会使切缝周围发生热应力,导致硅片边际崩裂,且只合适薄晶圆的划片。超薄金刚石砂轮划片,因为划切发生的切削力小,且划切本钱低,是使用最广泛的划片工艺。因为硅片的脆硬特性,划片进程简单发生崩边、微裂纹、分层等缺点,直接影响硅片的机械功能。一起,因为硅片硬度高、耐性低、导热系数低,划片进程发生的摩擦热难于快速传导出去,易构成刀片中的金刚石颗粒碳化及热决裂,使刀具磨损严峻,严峻影响划切质量。
晶圆制作
单晶硅棒的直径是由籽晶拉出的速度和旋转速度决议的,一般来说,上拉速率越慢,成长的单晶硅棒直径越大。而切出的晶圆片的厚度与直径有关,尽管半导体器材的制备只在晶圆的顶部几微米的范围内完结,可是晶圆的厚度一般要到达1 mm,才干确保满足的机械应力支撑,因而晶圆的厚度会随直径的增加而增加。
晶圆制作厂把这些多晶硅融解,再在融液里种入籽晶,然后将其渐渐拉出,以构成圆柱状的单晶硅晶棒,因为硅晶棒是由一颗晶面取向确认的籽晶在熔融态的硅质猜中逐步生成,此进程称为“长晶”。硅晶棒再通过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为集成电路工厂的根本质料——硅晶圆片,这便是“晶圆”。
晶圆制作业的特色:
晶圆及芯片制作业是一个高度技能密布、资金密布的工业、其出产对环境要求十分严厉,例如对电力、水源、燃气的供应,不只有很高质量要求,还必须选用双回路,乃至三回路,然后确保在任何时候都能足够、及时供应。别的对空气环境、地表微震、厂址地质条件也都有严厉要求。至于其厂区内部,因为工艺条件所决议,许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完结,室内环境的各项参数均主动调理,以确保随时处于最佳情况,因而, 不只厂房造价适当高,出产、操控设备也反常先进、贵重。因而,一般兴修一个两线(即有两条出产线)8时晶圆厂(指出产的晶圆直径为8时,即约203mm),需投入人民币十几亿至数十亿,其占地面积也有十几万平方米,职工能够达数千人。别的,要确保其正常出产还需要许多相关的原资料和配套产品出产厂。所以一个晶圆厂建成后,不只其出产量能到达几十乃至几百亿,一起还能带动一大批相关企业、工业。而且因为其工厂具有很多的职工(其间高档技能、管理人员占很大比重)。在厂区周过还能构成一个完好的社区,其对第三工业的需求也将带来许多就业机会,因而,其对当地的经济发展具有适当大的推进效果。