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矽晶圆—纯度提高为11:9
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-04-08 | 39 次浏览 | 分享到:

矽晶圆(silicon wafer)上面制作半导体,为极薄的单晶矽圆形基板(因为是薄板,故称作基板,而非基盘)。


从前在半导体元件的制造还在研究、开发的时代,当时矽晶圆的制造是由半导体厂商自己负责制造。然而,随着半导体产业的蓬勃发展,在“术业有专攻”的趋势下,出现了一些晶圆制造商的专业制造商,而半导体厂专为向专门业者购买制作半导体。

于矽晶圆的制造中,首先以高温将矽溶液里放入称为“晶种”的单结晶小片状物体,使其与矽溶液接触,然后缓缓拉起,长成圆柱状的单结晶固状物(晶条)。这种长晶法因发明者柴可拉法斯基(Czochralski)而称为“CZ法”(柴可拉法斯基法)。近年来则以超导磁铁形成强力磁场,同时将结晶拉起的“MCZ法”(Magnetic CZ)较为普遍。

以拉紧的钢琴弦接触前述方式形成的晶条,同时流入切削砥粒液,并高速运动,将晶条切割成厚度一公厘左右的圆片状。这种切片法称为“线锯法”。

接着,为了提高操作上的机械强度,以称为“beveling”的倒角制程对切割后的侧面部份进行处理,再以含有细致研磨粒子的研磨液,进行机械研磨(Lapping),最后流入切削砥粒液,并接触研磨布以进行化学机械研磨(polish),使呈镜面状态。半导体制造厂购入的晶圆,如上方照片所示,经过镜面研磨(mirror polish)的样子。

近年来,晶圆的外型规格渐渐标准化,但因制造商的不同、或是半导体的不同,p/n型、比阻、含氧浓度、口径(直径)等,仍存在有各种不同的规格。


上图显示为晶圆直径的演进。

对半导体制造商来说,大直径的好处是半导体制造成本降低及对应生产量增加需求的调配更为容易。

矽晶圆的矽纯度为“eleven-nine”也就是需要至少有119排列99.999999999%以上的超高纯度。再者,若将晶圆放大为甲子园棒球场大小,表面的凹凸会在一毫厘以下,具有极佳的平坦性。

再者,半导体为堆叠许多层的三次元架构,各层是由各种不同的材料薄膜所组成。