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晶圆制造业的特点

2019年10月14日 09:14 lq 作者: 用户评论(0

晶圆是指硅半导体集成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的集成电路产品。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99.999999999%。

基本原料

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,成为制造集成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。硅片广泛用于集成电路(IC)基板、半导体封装衬底材料,硅片划切质量直接影响芯片的良品率及制造成本。硅片划片方法主要有金刚石砂轮划片、激光划片。激光划片是利用高能激光束聚焦产生的高温使照射局部范围内的硅材料瞬间气化,完成硅片分离,但高温会使切缝周围产生热应力,导致硅片边缘崩裂,且只适合薄晶圆的划片。超薄金刚石砂轮划片,由于划切产生的切削力小,且划切成本低,是应用最广泛的划片工艺。由于硅片的脆硬特性,划片过程容易产生崩边、微裂纹、分层等缺陷,直接影响硅片的机械性能。同时,由于硅片硬度高、韧性低、导热系数低,划片过程产生的摩擦热难于快速传导出去,易造成刀片中的金刚石颗粒碳化及热破裂,使刀具磨损严重,严重影响划切质量。

晶圆制造业的特点

晶圆制造

单晶硅棒的直径是由籽晶拉出的速度和旋转速度决定的,一般来说,上拉速率越慢,生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,虽然半导体器件的制备只在晶圆的顶部几微米的范围内完成,但是晶圆的厚度一般要达到1 mm,才能保证足够的机械应力支撑,因此晶圆的厚度会随直径的增长而增长。

晶圆制造厂把这些多晶硅融解,再在融液里种入籽晶,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晶面取向确定的籽晶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基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。

晶圆制造业的特点: 

晶圆及芯片制造业是一个高度技术密集、资金密集的产业、其生产对环境要求非常严格,例如对电力、水源、燃气的供应,不仅有很高质量要求,还必须采用双回路,甚至三回路,从而保证在任何时候都能充足、及时供给。另外对空气环境、地表微震、厂址地质条件也都有严格要求。至于其厂区内部,由于工艺条件所决定,许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成,室内环境的各项参数均自动调节,以保证随时处于最佳状况,因此, 不仅厂房造价相当高,生产、控制设备也异常先进、昂贵。因此,一般兴建一个两线(即有两条生产线)8时晶圆厂(指生产的晶圆直径为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,员工可以达数千人。另外,要保证其正常生产还需要很多相关的原材料和配套产品生产厂。所以一个晶圆厂建成后,不仅其生产值能达到几十甚至几百亿,同时还能带动一大批相关企业、产业。并且由于其工厂拥有众多的员工(其中高级技术、管理人员占很大比重)。在厂区周过还能形成一个完整的社区,其对第三产业的需求也将带来许多就业机会,因此,其对当地的经济发展具有相当大的推动作用。

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( 发表人:李倩 )

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