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晶圓制造業的特點

2019年10月14日 09:14 lq 作者: 用戶評論(0

晶圓是指硅半導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;在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能的集成電路產品。晶圓的原始材料是硅,而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,并經蒸餾后,制成了高純度的多晶硅,其純度高達99.999999999%。

基本原料

硅是由石英砂所精練出來的,晶圓便是硅元素加以純化(99.999%),接著是將這些純硅制成硅晶棒,成為制造集成電路的石英半導體的材料,經過照相制版,研磨,拋光,切片等程序,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。硅片廣泛用于集成電路(IC)基板、半導體封裝襯底材料,硅片劃切質量直接影響芯片的良品率及制造成本。硅片劃片方法主要有金剛石砂輪劃片、激光劃片。激光劃片是利用高能激光束聚焦產生的高溫使照射局部范圍內的硅材料瞬間氣化,完成硅片分離,但高溫會使切縫周圍產生熱應力,導致硅片邊緣崩裂,且只適合薄晶圓的劃片。超薄金剛石砂輪劃片,由于劃切產生的切削力小,且劃切成本低,是應用最廣泛的劃片工藝。由于硅片的脆硬特性,劃片過程容易產生崩邊、微裂紋、分層等缺陷,直接影響硅片的機械性能。同時,由于硅片硬度高、韌性低、導熱系數低,劃片過程產生的摩擦熱難于快速傳導出去,易造成刀片中的金剛石顆粒碳化及熱破裂,使刀具磨損嚴重,嚴重影響劃切質量。

晶圓制造業的特點

晶圓制造

單晶硅棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉速度決定的,一般來說,上拉速率越慢,生長的單晶硅棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關,雖然半導體器件的制備只在晶圓的頂部幾微米的范圍內完成,但是晶圓的厚度一般要達到1 mm,才能保證足夠的機械應力支撐,因此晶圓的厚度會隨直徑的增長而增長。

晶圓制造廠把這些多晶硅融解,再在融液里種入籽晶,然后將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一顆晶面取向確定的籽晶在熔融態的硅原料中逐漸生成,此過程稱為“長晶”。硅晶棒再經過切段,滾磨,切片,倒角,拋光,激光刻,包裝后,即成為集成電路工廠的基本原料——硅晶圓片,這就是“晶圓”。

晶圓制造業的特點:?

晶圓及芯片制造業是一個高度技術密集、資金密集的產業、其生產對環境要求非常嚴格,例如對電力、水源、燃氣的供應,不僅有很高質量要求,還必須采用雙回路,甚至三回路,從而保證在任何時候都能充足、及時供給。另外對空氣環境、地表微震、廠址地質條件也都有嚴格要求。至于其廠區內部,由于工藝條件所決定,許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內完成,室內環境的各項參數均自動調節,以保證隨時處于最佳狀況,因此,?不僅廠房造價相當高,生產、控制設備也異常先進、昂貴。因此,一般興建一個兩線(即有兩條生產線)8時晶圓廠(指生產的晶圓直徑為8時,即約203mm),需投入人民幣十幾億至數十億,其占地面積也有十幾萬平方米,員工可以達數千人。另外,要保證其正常生產還需要很多相關的原材料和配套產品生產廠。所以一個晶圓廠建成后,不僅其生產值能達到幾十甚至幾百億,同時還能帶動一大批相關企業、產業。并且由于其工廠擁有眾多的員工(其中高級技術、管理人員占很大比重)。在廠區周過還能形成一個完整的社區,其對第三產業的需求也將帶來許多就業機會,因此,其對當地的經濟發展具有相當大的推動作用。

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( 發表人:李倩 )

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