晶圓工藝過程

1、漫談晶圓-講述沙子轉(zhuǎn)變成晶體及晶圓和用于芯片制造級的拋光片的生產(chǎn)步驟 介紹高密度和大尺寸芯片的發(fā)展需要大直徑的晶圓。在上世紀(jì)60 年代開始使用的是 1²直徑的晶圓，而現(xiàn)在業(yè)界根據(jù)90 年代的工藝要求生產(chǎn) 200 毫米直徑的晶圓。300 毫米直徑的晶圓也已經(jīng)投入生產(chǎn)線了，而根據(jù)SIA 的技術(shù)路線圖，到 2007 年，300 毫米將成為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。以后預(yù)期會是 400 毫米或 450 毫米直徑的晶圓。大直徑的晶圓是由不斷降低芯片成本的 要求驅(qū)動的。然而，這對晶圓制備的挑戰(zhàn)是巨大的。大直徑意味著高重量，這就需要更多堅(jiān)固的工藝設(shè)備。在晶體生長中，晶體結(jié)構(gòu)上和電學(xué)性能一致性及污染的問題是

2、一個(gè)挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)和幾乎每一個(gè)參數(shù)更緊的工藝規(guī)格要求共存。制造不斷進(jìn)步的關(guān)鍵。半導(dǎo)體硅制備半導(dǎo)體器件和電路在半導(dǎo)體材料晶圓的表層形成，量水平必須非常低， 必須摻雜到指定的電阻率水平, 平面，并達(dá)到許多機(jī)械及清潔度的規(guī)格要求。制造晶圓制備階段*礦石到高純氣體的轉(zhuǎn)變*氣體到多晶的轉(zhuǎn)變*多晶到單晶，摻雜晶棒的轉(zhuǎn)變*晶棒到晶圓的制備半導(dǎo)體制造的第一個(gè)階段是從泥土里選取和提純半導(dǎo)體材料的原料。提純從化學(xué)反應(yīng)開始。對于硅，化學(xué)反應(yīng)是從礦石到硅化物氣體，例如四氯化硅或三氯硅烷。雜質(zhì)，例如其他金屬，留在礦石殘?jiān)铩９杌镌俸蜌浞磻?yīng)(圖3.1)生成半導(dǎo)體級的硅。這樣的硅的純度達(dá)99.9999999%，是地球上最

3、純的物質(zhì)之一。1 它有一種稱為多晶或多晶硅(polysilicon )的晶體結(jié)構(gòu)。晶體材料材料中原子的組織結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致材料不同的一種方式。有些材料，例如硅和鍺，原子在整個(gè)材料里重復(fù)排列成非常固定的結(jié)構(gòu)，這種材料稱為晶體( crystals)。原子沒有固定的周期性排列的材料稱為非晶或無定形(amorphous)。塑料是無定形材料的例子。晶胞 對于晶體材料實(shí)際上可能有兩個(gè)級別的原子組織結(jié)構(gòu)。 第一個(gè)是單個(gè)原子的組織結(jié)構(gòu)。 晶體 里的原子排列在稱為晶胞（ unit cell ）的結(jié)構(gòu)的特定點(diǎn)。晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的第一個(gè)級別。晶 胞結(jié)構(gòu)在晶與挑戰(zhàn)并進(jìn)和提供更大直徑晶圓是芯片半導(dǎo)體材料通常是硅。 這些晶圓的雜

4、質(zhì)含 必須是指定的晶體結(jié)構(gòu)，必須是光學(xué)的IC 級的硅晶圓分四個(gè)階段進(jìn)行：體里到處重復(fù)。另一個(gè)涉及晶胞結(jié)構(gòu)的術(shù)語是晶格 （ lattice ）。晶體材料具有特定的晶格結(jié)構(gòu)， 并且原子位于 晶格結(jié)構(gòu)的特定點(diǎn)。在晶胞里原子的數(shù)量、 相對位置及原子間的結(jié)合能會引發(fā)材料的許多特性。 每個(gè)晶體材料具 有獨(dú)一無二的晶胞。硅晶胞具有 16 個(gè)原子排列成金剛石結(jié)構(gòu)（圖 3.2）。砷化鎵晶體具有 18 個(gè)原子的晶胞結(jié)構(gòu)稱為閃鋅礦結(jié)構(gòu)（圖3.3）。多晶和單晶晶體結(jié)構(gòu)的第二個(gè)級別和晶胞的構(gòu)成有關(guān)。 在本征半導(dǎo)體中， 晶胞間不是規(guī)則的排列。 這種 情形和方糖雜亂無章的堆起來相似， 每個(gè)方糖代表一個(gè)晶胞。 這樣排列的材料

5、具有多晶結(jié)構(gòu)。 當(dāng)晶胞間整潔而有規(guī)則的排列時(shí)第二個(gè)級別的結(jié)構(gòu)發(fā)生了 （圖 3.4）。那樣排列的材料具有單 晶結(jié)構(gòu)。單晶材料比多晶材料具有更一致和更可預(yù)測的特性。 單晶結(jié)構(gòu)允許在半導(dǎo)體里一致和可預(yù)測 的電子流動。 在晶圓制造工藝的結(jié)尾， 晶體的一致性對于分割晶圓成無粗糙邊緣的晶元是至 關(guān)重要的（見 18章）。晶圓是制造 IC 的基本原料硅是由沙子所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成長硅晶棒，成為制造積體電路的石英半導(dǎo)體的材料，經(jīng)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。 我們會聽到幾寸的晶 圓廠，如果

6、硅晶圓的直徑越大，代表著這座晶圓廠有較好的技術(shù)。另外還有 scaling 技術(shù)可 以將電晶體與導(dǎo)線的尺寸縮小， 這兩種方式都可以在一片晶圓上， 制作出更多的硅晶粒， 提 高品質(zhì)與降低成本。所以這代表 6寸、 8 寸、 12 寸晶圓當(dāng)中， 12 寸晶圓有較高的產(chǎn)能。當(dāng) 然，生產(chǎn)晶圓的過程當(dāng)中，良品率是很重要的條件。晶圓是指硅半導(dǎo)體積體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(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能之 IC 產(chǎn)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(jīng)由電弧爐提煉，鹽酸氯化，并經(jīng)蒸 餾后， 制成了高純度的多晶硅

7、， 其純度高達(dá) 0.99999999999。晶圓制造廠再將此多晶硅融解， 再于融液內(nèi)摻入一小粒的硅晶體晶種， 然后將其慢慢拉出， 以形成圓柱狀的單晶硅晶棒， 由 于硅晶棒是由一顆小晶粒在熔融態(tài)的硅原料中逐漸生成，此過程稱為“長晶” 。硅晶棒再經(jīng) 過研磨，拋光，切片后，即成為積體電路工廠的基本原料硅晶圓片，這就是“晶圓” 。一，晶圓制備關(guān)鍵術(shù)語和概念晶體 籽晶晶胞 熔融物多晶 晶體生長單晶 直拉法晶體定向 區(qū)熔法 晶面 液體掩蓋直拉法 晶面 晶圓參考面 點(diǎn)缺陷 晶圓參考面代碼 晶體位錯(cuò) 化學(xué)機(jī)械拋光原生缺陷 背損傷 邊緣倒角 切片 滑移 空位 晶圓術(shù)語1. 器件或叫芯片（ Chip, die,

8、device, microchip, bar ）： 這個(gè)名詞指的是在晶圓表面占大部分 面積的微芯片掩膜。2.街區(qū)或鋸切線（Scribe lines, saw lines, streets, avenues）：在晶圓上用來分隔不同芯片之間 的街區(qū)。街區(qū)通常是空白的 , 但有些公司在街區(qū)內(nèi)放置對 準(zhǔn)靶 , 或測試的結(jié)構(gòu)（見 Photomasking 一章）。3. 工程試驗(yàn)芯片（ Engineering die, test die ）：這些芯片與正式器件（或稱電路芯片）不同。 它包括特殊的器件和電路模塊用于對晶圓生產(chǎn)工藝的電性測試。4. 邊緣芯片（Edge die）:在晶圓的邊緣上的一些掩膜殘缺不全

9、的芯片而產(chǎn)生面積損耗。由 于單個(gè)芯片尺寸增大而造成的更多邊緣浪費(fèi)會由采用更大直徑晶圓所彌補(bǔ)。 推動半導(dǎo)體工業(yè) 向更大直徑晶圓發(fā)展的動力之一就是為了減少邊緣芯片所占的面積。5. 晶園的晶面（Wafer Crystal Plans）:圖中的剖面標(biāo)示了器件下面的晶格構(gòu)造。此圖中顯示 的器件邊緣與晶格構(gòu)造的方向是確定的。6. 晶圓切面/凹槽（Wafer flats/notches）:例如圖示的晶圓有主切面和副切面，表示這是一個(gè) P型晶向的晶圓（見第三章的切面代碼）。 300 毫米晶圓都是用凹槽作為晶格導(dǎo)向的標(biāo)識。二，晶體生長方式分類使用三種不同的方法來生長單晶:直拉法、液體掩蓋直拉法、區(qū)溶法。1.直拉

10、法（ CZ） 晶體生長方式概述大部分的單晶是通過直拉法生長的 .設(shè)備有一個(gè)石英坩堝， 由負(fù)載高頻波的環(huán)繞線圈來加 熱，或由電流加熱器來加熱。 坩堝裝載半導(dǎo)體材料多晶塊和少量摻雜物。 選擇摻雜材料來產(chǎn) 生 N 型或 P 型材料。開始在 1415C 把多晶和攙雜物加熱到液體狀態(tài)，接下來籽晶安置到 剛接觸到液面（叫做熔融物） 。籽晶是具有和所需晶體相同晶向的小晶體，籽晶可由化學(xué)氣 相的技術(shù)制造。在實(shí)際應(yīng)用中，它們是一片片以前生長的單晶并重復(fù)使用。當(dāng)籽晶從熔融物中慢慢上升時(shí)，晶體生長開始了。籽晶和熔融物間的表面張力致使一層 熔融物的薄膜附著到籽晶上然后冷卻。 在冷卻過程中， 在熔化的半導(dǎo)體材料的原子定

11、向到籽 晶一樣的晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)際結(jié)果是籽晶的定向在生長的晶體中傳播。 在熔融物中的攙雜原子進(jìn) 入生長的晶體中，生成 N 型或P 型晶體。為了實(shí)現(xiàn)均勻摻雜、完美晶體和直徑控制，籽晶和坩堝（伴隨著拉速）在整個(gè)晶體生長 過程中是以相反的方向旋轉(zhuǎn)的。 工藝控制需要一套復(fù)雜的反饋系統(tǒng)， 綜合轉(zhuǎn)速、 拉速及熔融 物溫度參數(shù)。拉晶分三段，開始放肩形成一薄層頭部，接著是等徑生長，最后是收尾。直拉法能夠生 成幾英尺長和直徑大到十二英寸或更多的晶體。200 毫米晶圓的晶體將會重達(dá) 450 磅，需要花費(fèi)三天時(shí)間生長。2.液體掩蓋直拉法（ LEC ）半導(dǎo)體晶圓是從大塊半導(dǎo)體材料切割而來的。有多晶結(jié)構(gòu)和未摻雜本征材料生長

12、得來的。適量的 N 型或 P 型摻雜，叫做晶體生長。那些半導(dǎo)體材料， 或叫做晶棒， 是從大塊的具 把多晶塊轉(zhuǎn)變成一個(gè)大單晶， 給予正確的定向和液體掩蓋直拉法 2 用來生長砷化鎵晶體。實(shí)質(zhì)上它和標(biāo)準(zhǔn)的直拉法（ CZ ）一樣，但為砷化 鎵做了重要改進(jìn)。由于熔融物里砷的揮發(fā)性， 改進(jìn)是必須的。 在晶體生長的溫度條件下，鎵 和砷起反應(yīng)，砷會揮發(fā)出來造成不均勻的晶體。對這個(gè)問題有兩個(gè)解決辦法。 一個(gè)是給單晶爐加壓來抑制砷的揮發(fā)， 另一個(gè)是液體掩蓋直拉 法工藝（圖 3.9）。液體掩蓋直拉法使用一層氧化硼（B2O3 ）漂浮在熔融物上面來抑制砷的揮發(fā)。在這個(gè)方法中，單晶爐里需要大約一個(gè)大氣壓。3.區(qū)熔法 晶體

13、生長方式概述區(qū)熔法晶體生長 2 是在本文中介紹的技術(shù)歷史上早期發(fā)展起來的幾種工藝之一， 仍然在特殊 需要中使用。 直拉法的一個(gè)缺點(diǎn)是坩堝中的氧進(jìn)入到晶體中， 對于有些器件， 高水平的氧是 不能接受的。對于這些特殊情況，晶體必須用區(qū)熔法技術(shù)來生長以獲得低氧含量晶體。區(qū)熔法晶體生長 （圖 3.10）需要一根多晶棒和澆鑄在模子里的摻雜物。 籽晶熔合到棒的一端。 夾持器裝在單晶爐里。當(dāng)高頻線圈加熱多晶棒和籽晶的界面時(shí)，多晶到單晶的轉(zhuǎn)變開始了。 線圈沿著多晶棒的軸移動， 一點(diǎn)點(diǎn)把多晶棒加熱到液相點(diǎn)。 在每一個(gè)熔化的區(qū)域， 原子排列 成末端籽晶的方向。這樣整個(gè)棒以開始籽晶的定向轉(zhuǎn)變成一個(gè)單晶。區(qū)熔法晶體生

14、長不能夠象直拉法那樣生長大直徑的單晶， 并且晶體有較高的位錯(cuò)密度， 但不 需用石英坩堝會生長出低氧含量的高純晶體。低氧晶體可以使用在高功率的晶閘管和整流 器。三，單晶硅棒加工成單晶硅拋光硅片工藝流程加工流程單晶生長T切斷T外徑滾磨T平邊或V 型槽處理T切片倒角T研磨腐蝕-拋光T清洗T包裝晶棒成長工序：它又可細(xì)分為：1） 、融化（Melt Down）:將塊狀的高純度復(fù)晶硅置于石英坩鍋內(nèi)， 加熱到其熔點(diǎn) 1420 C以上，使其完全融化。2）、頸部成長（ Neck Growth） :待硅融漿的溫度穩(wěn)定之后，將 1.0.0方向的晶種慢慢插入其中，接著將晶種慢慢往上提升，使其直徑縮小到一定尺寸（一般約6

15、mm 左右），維持此直徑并拉長 1 00-200mm ，以消除晶種內(nèi)的晶粒排列取向差異。3）、晶冠成長（ Crown Growth ）:頸部成長完成后，慢慢降低提升速度和溫度，使頸部直徑逐漸加大到所需尺寸（如5、6、8、12 吋等）。4）、晶體成長（ Body Growth ）：不斷調(diào)整提升速度和融煉溫度，維持固定的晶棒直徑， 只到晶棒長度達(dá)到預(yù)定值。5）、尾部成長（ Tail Growth ）：當(dāng)晶棒長度達(dá)到預(yù)定值后再逐漸加快提升速度并提高融 煉溫度， 使晶棒直徑逐漸變小， 以避免因熱應(yīng)力造成排差和滑移等現(xiàn)象產(chǎn)生， 最終使晶棒與 液面完全分離。到此即得到一根完整的晶棒。1.切斷：目的是切除單

16、晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶規(guī)格的部分，將單晶硅棒分段成 切片設(shè)備可以處理的長度，切取試片測量單晶硅棒的電阻率含氧量。切斷的設(shè)備：內(nèi)園切割機(jī)或外園切割機(jī)切斷用主要進(jìn)口材料：刀片2.外徑磨削： 由于單晶硅棒的外徑表面并不平整且直徑也比最終拋光晶片所規(guī)定的直徑 規(guī)格大， 通過外徑滾磨可以獲得較為精確的直徑。 在晶體生長過程中， 整個(gè)晶體長度中直徑 有偏差（圖3.14）。晶圓制造過程有各種各樣的晶圓固定器和自動設(shè)備，需要嚴(yán)格的直徑控 制以減少晶圓翹曲和破碎。直徑滾磨是在一個(gè)無中心的滾磨機(jī)上進(jìn)行的機(jī)械操作。 機(jī)器滾磨晶體到合適的直徑， 無需用 一個(gè)固定的中心點(diǎn)夾持晶體在車床型的滾磨機(jī)上。外徑滾磨的設(shè)備

17、：磨床晶體定向，電導(dǎo)率和電阻率檢查在晶體提交到下一步晶體準(zhǔn)備前，必須要確定晶體是否達(dá)到定向和電阻率的規(guī)格要求。 晶體定向（圖3.15）是由 X 射線衍射或平行光衍射來確定的。在兩種方法中，晶體的一端 都要被腐蝕或拋光以去除損傷層。 下一步晶體被安放在衍射儀上， X 射線或平行光反射晶體 表面到成像板（ X 射線）或成像屏（平行光）。在成像板或成像屏上的圖案顯示晶體的晶面（晶向）。在圖 3.15 顯示的圖案代表 晶向。許多晶體生長時(shí)有意偏離重要的 和 晶面一點(diǎn)角度。這些偏晶向在晶圓制造過程中會帶來很多好處，特別是在離子注入工藝中，原因會在工藝應(yīng)用章中涉及到。 晶棒粘放在一個(gè)切割塊上來保證晶圓從晶

18、體正確的晶向切割。由于晶體是經(jīng)過摻雜的，一個(gè)重要的電學(xué)性能檢查是導(dǎo)電類型（N 或 P）來保證使用了正確的摻雜物。熱點(diǎn)探測儀連接到極性儀用來在晶體中產(chǎn)生空穴或電子（和類型相關(guān)），在極性儀上顯示導(dǎo)電類型。進(jìn)入晶體的摻雜物的數(shù)量由電阻率測量來確定， 使用四探針儀。 見 13 章此測量技術(shù)的描述。 在第 2章（圖 2.7）講到的曲線表示了電阻率和N 型 P 型硅摻雜含量的關(guān)系。由于在晶體生長工藝中摻雜量的變異， 電阻率要延著晶體的軸向測量。 這種變異導(dǎo)致晶圓進(jìn) 入幾個(gè)電阻率規(guī)格范圍。 在后面的工序， 晶圓將根據(jù)電阻率范圍分組來達(dá)到客戶的規(guī)格要求。3.平邊或 V 型槽處理：即滾磨定向指示 一旦晶體在切割

19、塊上定好晶向，就沿著軸滾磨出一個(gè)參考面（圖 3.16）。這個(gè)參考面將會在每個(gè)晶圓上出現(xiàn)，叫做主參考面。參 考面的位置延著一個(gè)重要的晶面，這是通過晶體定向檢查來確定的。在制造工藝中，參考面對晶向起可見的參考作用。 它用來放置第一步的光刻圖案掩膜版， 所以芯片的晶向總是沿 著一個(gè)重要的晶面。在許多晶體中， 在邊緣有第二個(gè)較小的參考面。 第二個(gè)參考面對于主參考面的位置是一種代碼，它不僅用來區(qū)別晶圓晶向而且區(qū)別導(dǎo)電類型。這種代碼在圖 對于大直徑的晶圓，在晶體上滾磨出一個(gè)缺口來指示晶向。晶硅捧上的特定結(jié)晶方向平邊或 V 型。處理的設(shè)備：磨床及 X RAY 繞射儀。4.切片：指將單晶硅棒切成具有精確幾何尺

20、寸的薄晶片。用有金剛石涂層的內(nèi)圓刀片把晶圓從晶體上切下來（圖 3.18）。這些刀片是中心有圓孔的薄圓鋼片。圓孔的內(nèi)緣是切割 邊緣，用金剛石涂層。內(nèi)圓刀片有硬度，但不用非常厚。這些因素減少刀口（切割寬度）尺 寸，也就減少一定數(shù)量的晶體被切割工藝所浪費(fèi)。對于 300 毫米直徑的晶圓，使用線切割來保證小錐度的平整表面和最少量的刀口損失。切片的設(shè)備：內(nèi)園切割機(jī)或線切割機(jī)晶圓刻號大面積的晶圓代在晶圓制造工藝中有高價(jià)值， 區(qū)別它們是防止誤操作所必需的， 并且可以保 持精確的可追溯性。使用條形碼和數(shù)字矩陣碼（圖3.19）的激光刻號被采用了。 3 對 300 毫米的晶圓，激光點(diǎn)是一致認(rèn)同的方法。5.倒角或圓邊

21、（ Edge Profiling ）：指將切割成的晶片稅利邊修整成圓弧形，防止晶片邊 緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。倒角的主要設(shè)備：倒角機(jī)6.研磨：指通過研磨能除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的 曲度、平坦度與平行度，達(dá)到一個(gè)拋光過程可以處理的規(guī)格。 半導(dǎo)體晶圓的表面要規(guī)則， 且沒有切割損傷，并要完全平整。 第一個(gè)要求來自于很小尺度的制造器件的表面和次表面層。 它們的尺度在 0.5 到 2微米之間。 為了獲得半導(dǎo)體器件相對尺寸的概念， 想象圖 3.20 的剖面 和房子一樣高， 大概 8 英尺，在那個(gè)范圍內(nèi)， 在晶圓的工作層都存在頂部一到二英寸或更小 的

22、區(qū)域。平整度是小尺寸圖案是絕對的必要條件 （見 11 章）。先進(jìn)的光刻工藝把所需的圖案投影到晶 圓表面，如果表面不平，投影將會扭曲就象電影圖像在不平的銀幕上沒法聚焦一樣。研磨的設(shè)備：研磨機(jī)（雙面研磨）主要原料：研磨漿料（主要成份為氧化鋁，鉻砂，水） ，滑浮液。7.腐蝕：指經(jīng)切片及研磨等機(jī)械加工后，晶片表面受加工應(yīng)力而形成的損傷層，通常采 用化學(xué)腐蝕去除。3.17 中顯示。指方位及指定加工，用以單腐蝕的方式： （ A ）酸性腐蝕，是最普遍被采用的。酸性腐蝕液由硝酸（HNO3 ），氫氟酸（HF）,及一些緩沖酸（CH3C0CH , H3PO4）組成。（ B ）堿性腐蝕，堿性腐蝕液由 KOH 或 Na

23、OH 加純水組成。8.拋光： 指單晶硅片表面需要改善微缺陷，從而獲得高平坦度晶片的拋光。最終的拋光步驟是一個(gè)化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨擦的結(jié)合。 晶圓裝在旋轉(zhuǎn)的拋光頭上， 下降到拋光墊的表面 以相反的方向旋轉(zhuǎn)。拋光墊材料通常是有填充物的聚亞安酯鑄件切片或聚氨酯涂層的無紡 布。二氧化硅拋光液懸浮在適度的含氫氧化鉀或氨水的腐蝕液中，滴到拋光墊上。 堿性拋光液在晶圓表面生成一薄層二氧化硅。拋光墊機(jī)以持續(xù)的機(jī)械磨擦作用去除氧化物， 晶圓表面的高點(diǎn)被去除掉，直到獲得特別平整的表面。如果一個(gè)半導(dǎo)體晶圓的表面擴(kuò)大到 10000 英尺（飛機(jī)場跑道的長度） ，在總長度中將會有正負(fù) 2 英寸的平整度偏差。 獲得極好平整度需

24、要規(guī)格和控制拋光時(shí)間、 晶圓和拋光墊上的壓力、 旋轉(zhuǎn)速度、 拋光液顆粒 尺寸、拋光液流速、拋光液的 PH 值、拋光墊材料和條件。 化學(xué)機(jī)械拋光是業(yè)界發(fā)展起來的制造大直徑晶圓的技術(shù)之一。 在晶圓制造工藝中， 新層的建 立會產(chǎn)生不平的表面， 使用CMP 以平整晶體表面。 在這個(gè)應(yīng)用中， CMP 被翻譯成化學(xué)機(jī)械 平面化（ Planarization ）。背處理在許多情況下， 只是晶圓的正面經(jīng)過充分的化學(xué)機(jī)械拋光。 背面留下從粗糙或腐蝕到光亮的 外觀。 對于某些器件的使用，背面可能會受到特殊的處理導(dǎo)致晶體缺陷，叫做背損傷。背損傷產(chǎn)生位錯(cuò)的生長輻射進(jìn)入晶圓， 這些位錯(cuò)起象是陷阱， 俘獲在制造工藝中引入

25、的可移動金 屬離子污染。這個(gè)俘獲現(xiàn)象又叫做吸雜（圖 3.22）。背面噴沙是一種標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，其它的方 法包括背面多晶層或氮化硅的淀積。雙面拋光對大直徑晶圓許多要求之一是平整和平行的表面。許多 300 毫米晶圓的制造采用了雙面拋 光，以獲得局部平整度在 25´25 毫米測量面時(shí)小于 0.25 微米到 0.18 微米的規(guī)格要求。 4 缺點(diǎn)是在后面的工序中必須使用不劃傷和不污染背面的操作技術(shù)。拋光的設(shè)備：多片式拋光機(jī)，單片式拋光機(jī)。拋光的方式：粗拋：主要作用去除損傷層，一般去除量約在1020um ；精拋：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量 1um 以下主要原料：拋光液由具

26、有 SiO2 的微細(xì)懸硅酸膠及 NaOH （或 KOH 或 NH4OH ）組成， 分為粗拋漿和精拋漿。9.清洗： 在單晶硅片加工過程中很多步驟需要用到清洗， 這里的清洗主要是拋光后的最 終清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。重?fù)搅现饕糜谏a(chǎn)低電阻率（電阻率v0.011 歐姆/厘米）的硅片。清洗的方式：主要是傳統(tǒng)的 RCA 濕式化學(xué)洗凈技術(shù)。主要原料： H2SO4，H2O2， HF，NH4HOH ， HCL晶圓評估在包裝以前，需要根據(jù)用戶指定的一些參數(shù)對晶圓（或樣品）進(jìn)行檢查。圖 3.24 列舉了一 個(gè)典型的規(guī)格要求。主要的考慮是表面問題如顆粒，污染和霧。這些問題能夠用強(qiáng)光或自動檢查

27、設(shè)備來檢測出。氧化晶圓在發(fā)貨到客戶之前可以進(jìn)行氧化。 氧化層用以保護(hù)晶圓表面， 防止在運(yùn)輸過程中的劃傷 和污染。許多公司從氧化開始晶圓制造工藝，購買有氧化層的晶圓就節(jié)省了一個(gè)生產(chǎn)步驟。 氧化工藝在第 7 章解釋。包裝雖然花費(fèi)了許多努力生產(chǎn)高質(zhì)量和潔凈的晶圓， 但從包裝方法本身來說， 在運(yùn)輸?shù)娇蛻舻倪^ 程中， 這些品質(zhì)會喪失或變差。 所以，對潔凈的和保護(hù)性的包裝有非常嚴(yán)格的要求。包裝材 料是無靜電、不產(chǎn)生顆粒的材料，并且設(shè)備和操作工要接地， 放掉吸引小顆粒的靜電。 晶圓 包裝要在潔凈室里進(jìn)行。晶圓外延盡管起始晶圓的質(zhì)量很高，但對于形成互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS ）器件而言還是不夠的，這些器件

28、需要一層外延層。 許多大晶圓供應(yīng)商有能力在供貨前對晶圓外延。 此器件技術(shù) 在 16 章中討論。損耗產(chǎn)生的原因多晶硅 -單晶硅棒多晶硅加工成單晶硅棒過程中： 如產(chǎn)生損耗是重?fù)綀宓琢稀?頭尾料則無法再利用， 只能 當(dāng)成冶金行業(yè)如煉鐵、 煉鋁等用作添加劑； 如產(chǎn)生損耗是非重?fù)綀宓琢稀?頭尾料可利用制成 低檔次的硅產(chǎn)品，此部分應(yīng)按邊角料征稅。重?fù)搅鲜侵笇⒍嗑Ч柙霞敖咏柡土康碾s質(zhì)（種類有硼，磷，銻，砷。雜質(zhì)的種類依 電阻的 N或 P 型）放入石英坩堝內(nèi)溶化而成的料。四，晶體定向研究對于一個(gè)晶圓，除了要有單晶結(jié)構(gòu)之外，還需要有特定的晶向（crystal orientation ）。通過切損耗：單晶拉制

29、完畢后的堝底料約15。割如圖 3.4 的單晶塊可以想象這個(gè)概念。在垂直平面上切割將會暴露一組平面，而角對角切 割將會暴露一個(gè)不同的平面。每個(gè)平面是獨(dú)一無二的，不同在于原子數(shù)和原子間的結(jié)合能。 每個(gè)平面具有不同的化學(xué)、 電學(xué)和物理特性， 這些特性將賦予晶圓。 晶圓要求特定的晶體定 向。晶面通過一系列稱為密勒指數(shù)的三個(gè)數(shù)字組合來表示。 如圖 3.5 有兩個(gè)簡單的立方晶胞嵌套 在 XYZ 坐標(biāo)中。 兩個(gè)在硅晶圓中最通常使用的晶向是 和 晶面。晶向描述成 1-0-0 面 和 1-1-1 面，括弧表示這三個(gè)數(shù)是密勒指數(shù)。 晶向的晶圓用來制造 MOS 器件和電路， 而 晶向的晶圓用來制造雙極型器件和電 路。砷化鎵晶體只能沿 晶面切割。注意在圖 3.6 晶面有一個(gè)正方形， 而 晶面有一個(gè)三角形。 當(dāng)晶圓破碎時(shí)這些定向 會如圖 3.6展現(xiàn)出來。 晶向的晶圓碎成四