晶圓介紹
(一)什麽是晶圓
晶圓是指矽半導體集成電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓;在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能的集成電路產品。晶圓的原始材料是矽,而地殼表麵有用之不竭的二氧化矽。二氧化矽礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,並經蒸餾後,製成了高純度的多晶矽,其純度高達99.999999999%。
(二)晶圓基本原料
矽是由石英砂所精練出來的,晶圓便是矽元素加以純化(99.999%),接著是將這些純矽製成矽晶棒,成為製造集成電路的石英半導體的材料,經過照相製版,研磨,拋光,切片等程序,將多晶矽融解拉出單晶矽晶棒,然後切割成一片一片薄薄的晶圓。

(三)晶圓製造過程
晶圓是製造半導體芯片的基本材料,半導體集成電路最主要的原料是矽,因此對應的就是矽晶圓。
矽在自然界中以矽酸鹽或二氧化矽的形式廣泛存在於岩石、砂礫中,矽晶圓的製造可以歸納為三個基本步驟:矽提煉及提純、單晶矽生長、晶圓成型。
首先是矽提純,將沙石原料放入一個溫度約為2000 ℃,並且有碳源存在的電弧熔爐中,在高溫下,碳和沙石中的二氧化矽進行化學反應(碳與氧結合,剩下矽),得到純度約為98%的純矽,又稱作冶金級矽,這對微電子器件來說不夠純,因為半導體材料的電學特性對雜質的濃度非常敏感,因此對冶金級矽進行進一步提純:將粉碎的冶金級矽與氣態的氯化氫進行氯化反應,生成液態的矽烷,然後通過蒸餾和化學還原工藝,得到了高純度的多晶矽,其純度高達99.999999999%,成為電子級矽。
接下來是單晶矽生長,最常用的方法叫直拉法(CZ法)。如下圖所示,高純度的多晶矽放在石英坩堝中,並用外麵圍繞著的石墨加熱器不斷加熱,溫度維持在大約1400 ℃,爐中的氣體通常是惰性氣體,使多晶矽熔化,同時又不會產生不需要的化學反應。為了形成單晶矽,還需要控製晶體的方向:坩堝帶著多晶矽熔化物在旋轉,把一顆籽晶浸入其中,並且由拉製棒帶著籽晶作反方向旋轉,同時慢慢地、垂直地由矽熔化物中向上拉出。熔化的多晶矽會粘在籽晶的底端,按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去。
因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的,在其被拉出和冷卻後就生長成了與籽晶內部晶格方向相同的單晶矽棒。用直拉法生長後,單晶棒將按適當的尺寸進行切割,然後進行研磨,將凹凸的切痕磨掉,再用化學機械拋光工藝使其至少一麵光滑如鏡,晶圓片製造就完成了。

單晶矽棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉速度決定的,一般來說,上拉速率越慢,生長的單晶矽棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關,雖然半導體器件的製備隻在晶圓的頂部幾微米的範圍內完成,但是晶圓的厚度一般要達到1 mm,才能保證足夠的機械應力支撐,因此晶圓的厚度會隨直徑的增長而增長。
晶圓製造廠把這些多晶矽融解,再在融液裏種入籽晶,然後將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶矽晶棒,由於矽晶棒是由一顆晶麵取向確定的籽晶在熔融態的矽原料中逐漸生成,此過程稱為“長晶”。矽晶棒再經過切段,滾磨,切片,倒角,拋光,激光刻,包裝後,即成為集成電路工廠的基本原料——矽晶圓片,這就是“晶圓”。
芯片概述
(一)什麽是芯片
集成電路,縮寫作 IC;或稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip)在電子學中是一種把電路(主要包括半導體設備,也包括被動組件等)小型化的方式,並時常製造在半導體晶圓表麵上。
(二)芯片製造過程
芯片製作完整過程包括芯片設計、晶片製作、封裝製作、測試等幾個環節,其中晶片製作過程尤為的複雜。
首先是芯片設計,根據設計的需求,生成的“圖樣”,芯片的原料是晶圓。
晶圓的成分是矽,矽是由石英沙所精練出來的,晶圓便是矽元素加以純化(99.999%),接著是將這些純矽製成矽晶棒,成為製造集成電路的石英半導體的材料,將其切片就是芯片製作具體所需要的晶圓。晶圓越薄,生產的成本越低,但對工藝就要求的越高。
晶圓塗膜
晶圓塗膜能抵抗氧化以及耐溫能力,其材料為光阻的一種。
晶圓光刻顯影、蝕刻
光刻工藝的基本流程如下圖所示。首先是在晶圓(或襯底)表麵塗上一層光刻膠並烘幹。烘幹後的晶圓被傳送到光刻機裏麵。光線透過一個掩模把掩模上的圖形投影在晶圓表麵的光刻膠上,實現曝光,激發光化學反應。對曝光後的晶圓進行第二次烘烤,即所謂的曝光後烘烤,後烘烤是的光化學反應更充分。最後,把顯影液噴灑到晶圓表麵的光刻膠上,對曝光圖形顯影。顯影後,掩模上的圖形就被存留在了光刻膠上。
塗膠、烘烤和顯影都是在勻膠顯影機中完成的,曝光是在光刻機中完成的。勻膠顯影機和光刻機一般都是聯機作業的,晶圓通過機械手在各單元和機器之間傳送。整個曝光顯影係統是封閉的,晶圓不直接暴露在周圍環境中,以減少環境中有害成分對光刻膠和光化學反應的影響。

摻加雜質
將晶圓中植入離子,生成相應的P、N類半導體。
晶圓測試
經過上麵的幾道工藝之後,晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。
封裝
將製造完成晶圓固定,綁定引腳,按照需求去製作成各種不同的封裝形式,這就是同種芯片內核可以有不同的封裝形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這裏主要是由用戶的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。
測試、包裝
經過上述工藝流程以後,芯片製作就已經全部完成了,這一步驟是將芯片進行測試、剔除不良品,以及包裝。
晶圓和芯片的關係
芯片是由N多個半導體器件組成 半導體一般有 麻豆国产一区 三極管 場效應管 小功率電阻 電感 電容等等。
就是在圓井中使用技術手段 改變 原子核的自由電子濃度改變原子多子(電子)或少子(空穴)是原子核產生正電荷或負電荷的物理特性 構成各種半導體。
矽 鍺 是常用的半導體材料 他們的特性及材質是容易大量並且成本低廉使用於上述技術的材料。
一個矽片中就是大量的半導體器件組成 當然功能就是按需要將半導體組成電路而存在於矽片內 封裝後就是IC了 集成電路。
晶圓和芯片的關係-一個芯片有多少晶圓
這個要根據你的die的大小和wafer的大小以及良率來決定的。
目前業界所謂的6寸,12寸還是18寸晶圓其實就是晶圓直徑的簡稱,隻不過這個吋是估算值。實際上的晶圓直徑是分為150mm,300mm以及450mm這三種,而12吋約等於305mm,為了稱呼方便所以稱之為12吋晶圓。

國際上Fab廠通用的計算公式:

一塊完整的wafer
名詞解釋:wafer 即為圖片所示的晶圓,由純矽(Si)構成。一般分為6英寸、8英寸、12英寸規格不等,晶片就是基於這個wafer上生產出來的。Wafer上的一個小塊,就是一個晶片晶圓體,學名die,封裝後就成為一個顆粒。一片載有Nand Flash晶圓的wafer,wafer首先經過切割,然後測試,將完好的、穩定的、足容量的die取下,封裝形成日常所見的Nand Flash芯片。
那麽,在wafer上剩餘的,要不就是不穩定,要不就是部分損壞所以不足容量,要不就是完全損壞。原廠考慮到質量保證,會將這種die宣布死亡,嚴格定義為廢品全部報廢處理。
die和wafer的關係
品質合格的die切割下去後,原來的晶圓就成了下圖的樣子,就是挑剩下的Downgrade Flash Wafer。
篩選後的wafer
這些殘餘的die,其實是品質不合格的晶圓。被摳走的部分,也就是黑色的部分,是合格的die,會被原廠封裝製作為成品NAND顆粒,而不合格的部分,也就是圖中留下的部分則當做廢品處理掉。
烜芯微專業製造麻豆国产一区,三極管,MOS管,橋堆等20年,工廠直銷省20%,4000家電路電器生產企業選用,專業的工程師幫您穩定好每一批產品,如果您有遇到什麽需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經理給您精準的報價以及產品介紹
烜芯微專業製造麻豆国产一区,三極管,MOS管,橋堆等20年,工廠直銷省20%,4000家電路電器生產企業選用,專業的工程師幫您穩定好每一批產品,如果您有遇到什麽需要幫助解決的,可以點擊右邊的工程師,或者點擊銷售經理給您精準的報價以及產品介紹