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书接上回~~
利用提拉法制造的硅棒可以决定晶圆的尺寸。
要大晶圆就拉粗点,短点,要小晶圆就拉细点长点……(好像有点不太对的感觉……是什么?!!)
硅棒直径和提拉速度可以利用溶液、硅棒与辐射热量三者之间的热平衡进行估算。
举个栗子,12英寸的晶圆硅棒有1.5米长,就需要拉8小时。
之后就是将硅棒切成硅片,送晶圆厂造芯片。
有人会说,你这硅片和晶圆变来变去的到底是什么意思啊,一会说晶圆一会儿说硅片,这不是同一个东西吗?!
其实硅片、晶圆还有芯片三者的关系可以说是爷爷、父亲和儿子的祖孙关系。
硅片就是光秃秃的晶圆,需要经过一系列光刻、外延、刻蚀等加工变成含有数百枚芯片的晶圆,之后再进行切割封装就变成了一枚枚芯片。
用形象点的比喻就是硅片是烤肉架上的烤肉,滋滋冒油~晶圆就是撒上了孜然、辣椒粉、和盐等各种佐料的烤肉,香味扑鼻忍不住口水哗哗流。
芯片就是烤好的肉被大师傅片出来一片装盒……
(饿了的请举手!?(ˊ?????ˋ)忽然想去吃烤肉……)
从硅棒到硅片,最少要经过十个步骤。
第一、截断。硅棒要掐头去尾,因为制作工艺的原因,硅头硅尾是不规则形状。这部分如果质量好就会被制成晶体条,用来拉出新的硅棒。算是实现了硅棒生产的无限套娃~~~
之后是探查棒身电阻率,检查轴向的杂质浓度是否异常,之后再截成三十厘米左右的硅段。
第二、滚磨。就是把硅段打磨。
因为硅的硬度很强,高达9.5,是仅次于天然金刚石和天然莫氏硬度更高的陨石。打磨工具就是用金刚石制造。
其次,提拉法制造的硅棒不是完美的圆柱体,所以我们想要得到标准尺寸也必须打磨。
硅段和金刚轮剧烈摩擦会大量发热,所以需要持续加水降温。之后还要在硅段上磨出定位边,确保光刻机对晶圆进行光刻时候精准对位。
第三、切片。打磨好的硅段就要切片,变成硅片。一般使用内圆切割机。
就像带有环形刀片的狗头铡(来人啊,狗头铡伺候!!)
优点是切割面平整,效率稳定,缺点是效率低,耗损多。因为一次只能切一片……
还有一种方法是使用金刚砂线切割机,优点是切割效率高,损耗低。缺点是切割面不平整,需要花更多时间打磨。
第四、打磨。正面打磨,背面做磨砂处理,为之后的工序做充分准备。
第五、倒角。用倒角机把打磨好的硅片直角磨成圆弧形。因为硅是一种脆度很高的材料,这样做是为了避免硅片边缘发生崩裂风险。
同时为后面涂抹光刻胶做准备,因为光刻胶是用旋转方式涂抹在硅片上的,如果硅片是直角,光刻胶就会因为离心力淤积在硅片边缘处,造成厚度不均,从而影响光刻。
还有在做外延生长时候,沉积物也会优先堆积在直角边,影响沉积效果,而圆弧状的角可以消除边缘沉积现象。
第六、精磨。做好倒角后给硅片再做一次打磨去掉一些厚度,让硅片更加光滑。
第七、刻蚀。使用化学溶剂对硅片进行化学刻蚀(氢硝酸和氢氟酸)腐蚀掉表面20-50微米的厚度,祛除之前打磨过程中,硅片累积的机械损伤以及混入硅片表面的磨料。
到此,经过一系列操作的硅片表面已经很光滑了,但用来制造芯片还是不够光滑。
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