晶圓是半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片,由于其形狀為圓形,故稱為晶圓。晶圓的原始材料是硅,而硅是由石英砂所精練出來的,晶圓便是由硅元素加以純化(可達(dá)到99.999%),接著將這些純硅制成硅晶棒,成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料,之后經(jīng)過照相制版,研磨,拋光,切片等一系列程序,將多晶硅融解拉出單晶硅晶棒,然后切割成一片一片薄薄的晶圓。硅晶圓的制造可被歸納為三個基本步驟,分別是硅提煉及提純、單晶硅生長、晶圓成型。目前晶圓制造過程涉及的材料有硅片、掩膜版、電子氣體、光刻膠配套試劑、CMP材料、工業(yè)化學(xué)品、光刻膠、靶材等等,其中硅片在各材料占比為31%,是晶圓的重要組成部分
晶圓劃片是半導(dǎo)體芯片制造工藝流程中的一道的工序,在晶圓制造中屬于后道工序。將做好芯片的整片晶圓按芯片大小分割成單一的芯片(晶粒),稱為晶圓劃片。Si、SiC、Sapphire、Inp等材料被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體晶圓的襯底材料。隨著晶圓集成度大規(guī)模提高,晶圓趨向于輕薄化,傳統(tǒng)的很多加工方式已不再適合。于是部分工序引入了激光切割技術(shù)。
硅晶圓切片工藝是在“后端”裝配工藝中的步。在芯片的分割期間,刀片碾碎基礎(chǔ)材料(晶圓),同時去掉所產(chǎn)生的碎片。材料的去掉沿著晶方(dice)的有源區(qū)域之間的切割線(跡道)發(fā)生的。冷卻劑(通常是去離子水)指到切割縫內(nèi),改善切割品質(zhì),和通過幫助去掉碎片而延長刀片壽命。每條跡道(street)的寬度(切口)與刀片的厚度成比例。
在許多晶圓的切割期間經(jīng)常遇到的較窄跡道(street)寬度,要求將每一次切割放在跡道中心幾微米范圍內(nèi)的能力。這就要求使用具有高分度軸精度、高光學(xué)放大和對準(zhǔn)運算的設(shè)備。當(dāng)用窄跡道切割晶圓時的一個常見的推薦是,選擇盡可能薄的刀片??墒牵鼙〉牡镀?20μm)是非常脆弱的,更容易過早破裂和磨損。結(jié)果,其壽命期望和工藝穩(wěn)定性都比較厚的刀片差。對于50~76μm跡道的刀片推薦厚度應(yīng)該是20~30μm。
晶圓測試是對晶片上的每個晶粒進行針測,在檢測頭裝上以金線制成細(xì)如毛發(fā)之探針,與晶粒上的接點接觸,測試其電氣特性,不合格的晶粒會被標(biāo)上記號,而后當(dāng)晶片依晶粒為單位切割成立的晶粒時,標(biāo)有記號的不合格晶粒會被淘汰,不再進行下一個制程,以免徒增制造成本。
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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xiàn)在一直在用的 CZ 法(Czochralski),也叫單晶直拉法。