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晶圓的專(zhuān)業(yè)詞匯

首先，我們先來(lái)了解下晶圓的有哪些部位，以及一些專(zhuān)業(yè)叫法。

①芯片(chip or die)，指的是在晶圓表面占絕大部分面積的微芯片圖形；

②工程實(shí)驗(yàn)片(engineering die),這些芯片和正式的器件或電路芯片不同，它包括特殊的器件或電路模塊，用于晶圓生產(chǎn)工藝的電性能測(cè)試；

③劃片線(scribe line)，這些區(qū)域是在晶圓上用來(lái)分隔不同芯片之間的間隔區(qū)，其通常是空白的，有些公司可能會(huì)放置一些對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或者其他內(nèi)容；

④邊緣芯片(edge die)，在晶圓的邊緣上的一些殘缺的芯片，由于單個(gè)芯片尺寸的增大而造成更多的邊緣浪費(fèi)，這時(shí)候會(huì)采用更大直徑的晶圓來(lái)降低，這點(diǎn)我們?cè)谇懊嬗辛倪^(guò)，更大直徑的晶圓是一大趨勢(shì)；

⑤晶圓的晶面(wafer crystal plane)，表示芯片下面的晶格結(jié)構(gòu)；

⑥晶圓的定位邊(wafer flat)，晶圓有主定位邊和副定位邊，用以區(qū)分P/N型以及其晶向。

基礎(chǔ)工藝

集成電路芯片種類(lèi)繁雜，功用也十分廣泛，但是他們都是由為數(shù)不多的基本結(jié)構(gòu)(主要為雙極型結(jié)構(gòu)和經(jīng)書(shū)氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu))和生產(chǎn)工藝來(lái)制造的。

4種最基本的工藝方法：增層、光刻、摻雜和熱處理。通過(guò)大量的工藝順序和工藝變化來(lái)制造所需要的芯片。

01

薄膜工藝

薄膜工藝(layering)是在晶圓表面形成薄膜的加工工藝。在晶圓表面有著許多的薄膜，這些薄膜可以是絕緣體、半導(dǎo)體或者導(dǎo)體，它們由不同的材料組成，使用多種工藝生長(zhǎng)或淀積的。

這些主要的工藝技術(shù)是生長(zhǎng)二氧化硅膜和淀積不同種材料的薄膜，詳見(jiàn)下面：

02

圖形化工藝

圖形化工藝(patterning)是通過(guò)一系列生產(chǎn)步驟將晶圓表面的薄膜的特定部分去除的工藝，晶圓表面會(huì)留下帶有微圖形的薄膜。

圖形化工藝又稱(chēng)為光刻(photolithography)或者微光刻(microlithography)等，晶體三極管、二極管、電容器、電阻器和金屬層的各種物理部件在晶圓表面或表層內(nèi)構(gòu)成，這些部件是每次在一個(gè)掩膜層上生成的，并結(jié)合生成薄膜及去除的特定部分，通過(guò)圖形化工藝，最終在晶圓上保留所需要的特征圖形部分。生產(chǎn)尺寸精度和準(zhǔn)確性要求非常高，在晶圓表面的位置要正確，而且與其他部位的關(guān)聯(lián)也要正確，這是個(gè)非常嚴(yán)格的大工程。實(shí)際中的圖形化工藝要完成5層到20層甚至更多層，所以此中環(huán)節(jié)的污染問(wèn)題也需要嚴(yán)格把控。

03

摻雜

前面我們提到摻雜的作用和必要性，其將特定量的雜質(zhì)通過(guò)薄膜開(kāi)口引入晶圓表層，有兩種工藝：熱擴(kuò)散(thermal diffusion)和離子注入(implantation)。

熱擴(kuò)散是在1000℃左右的高溫下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，晶圓暴露在一定摻雜元素氣態(tài)下。氣態(tài)下的摻雜原子通過(guò)擴(kuò)散化學(xué)反應(yīng)遷移到暴露的晶圓表面，形成一層薄膜。在芯片應(yīng)用中，熱擴(kuò)散又稱(chēng)為固態(tài)擴(kuò)散，因?yàn)榫A材料是固態(tài)的，熱擴(kuò)散是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

離子注入是一個(gè)物理反應(yīng)過(guò)程。晶圓被放在離子注入機(jī)的一端，摻雜離子源(通常為氣態(tài))在另一端。在離子源一端，摻雜體原子被離子化(帶有一定電荷)，被加速到超高速，穿過(guò)晶圓表層注入進(jìn)去。

04

熱處理

熱處理是簡(jiǎn)單地將晶圓加熱和冷卻來(lái)達(dá)到特定結(jié)果，在熱處理過(guò)程中，雖然會(huì)有一些污染物和水汽從晶圓上蒸發(fā)，但在晶圓上沒(méi)有增加和去除任何物質(zhì)。幾個(gè)工藝中涉及到的熱處理如下： ?

在離子注入工藝之后會(huì)有一步重要熱處理，摻雜原子的注入所造成的晶圓損傷會(huì)被熱處理修復(fù)，我們一般被稱(chēng)為退火，溫度在1000℃左右。金屬導(dǎo)線在晶圓上制成之后會(huì)有一步熱處理，為了保持導(dǎo)線良好的導(dǎo)電性和連接性，會(huì)在450℃熱處理與晶圓表面緊密熔合。還有就是通過(guò)熱處理將晶圓表面的光刻膠溶劑蒸發(fā)掉，從而得到精確的圖形。

編輯：黃飛