晶原生产工艺流程、设备及真空泵

IC 产业可分为设备业 设计业 加工业和支撑业 包括硅晶圆 各种化学 试剂 气体 引线框架等 IC 加工业本身按其顺序可分为光掩膜业 制造业 包括 IDM 模式和 Foundry 模式 封装业和测试业 IC 制造流程见图一 LED 晶片生產流程圖 晶片生產流程圖 晶圆的生产工艺流程 从大的方面来讲 晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤 它又可细 分为以下几道主要工序 其中晶棒制造只包括下面的第一道工序 其余的全部 属晶片制造 所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序 晶棒成长 晶棒裁切与检测 外径研磨 切片 圆边 表层研 磨 蚀刻 去疵 抛光 清洗 检验 包装 1 晶棒成长工序 它又可细分为 1 融化 Melt Down 将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内 加热到其 熔点 1420 C 以上 使其完全融化 2 颈部成长 Neck Growth 待硅融浆的温度稳定之后 将 1 0 0 方向 的晶种慢慢插入其中 接着将晶种慢慢往上提升 使其直径缩小到一定尺寸 一般约 6mm 左右 维持此直径并拉长 100 200mm 以消除晶种内的晶粒排 列取向差异 3 晶冠成长 Crown Growth 颈部成长完成后 慢慢降低提升速度和温度 使颈部直径逐渐加大到所需尺寸 如 5 6 8 12 吋等 4 晶体成长 Body Growth 不断调整提升速度和融炼温度 维持固定的 晶棒直径 只到晶棒长度达到预定值 5 尾部成长 Tail Growth 当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速 度并提高融炼温度 使晶棒直径逐渐变小 以避免因热应力造成排差和滑移等 现象产生 最终使晶棒与液面完全分离 到此即得到一根完整的晶棒 2 晶棒裁切与检测 Cutting Inspection 将长成的晶棒去掉直径偏 小的头 尾部分 并对尺寸进行检测 以决定下步加工的工艺参数 3 外径研磨 Surface Grinding Shaping 由于在晶棒成长过程中 其外径尺寸和圆度均有一定偏差 其外园柱面也凹凸不平 所以必须对外径进 行修整 研磨 使其尺寸 形状误差均小于允许偏差 4 切片 Wire Saw Slicing 由于硅的硬度非常大 所以在本工序里 采用环状 其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将晶棒切割成一片片薄片 5 圆边 Edge Profiling 由于刚切下来的晶片外边缘很锋利 硅单晶 又是脆性材料 为避免边角崩裂影响晶片强度 破坏晶片表面光洁和对后工序 带来污染颗粒 必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸 6 研磨 Lapping 研磨的目的在于去掉切割时在晶片表面产生的锯痕 和破损 使晶片表面达到所要求的光洁度 7 蚀刻 Etching 以化学蚀刻的方法 去掉经上几道工序加工后在晶 片表面因加工应力而产生的一层损伤层 8 去疵 Gettering 用喷砂法将晶片上的瑕疵与缺陷感到下半层 以 利于后序加工 9 抛光 Polishing 对晶片的边缘和表面进行抛光 处理 一来进一步去掉附着在晶片上的微粒 二来获得极佳的表面平整度 以 利于后面所要讲到的晶圆处理工序加工 10 清洗 Cleaning 将加工完成的晶片进行最后的彻底清洗 风干 11 检验 Inspection 进行最终全面的检验以保证产品最终达到规定 的尺寸 形状 表面光洁度 平整度等技术指标 12 包装 Packing 将成品用柔性材料 分隔 包裹 装箱 准备发往 以下的芯片制造车间或出厂发往订货客户 芯片生产工艺流程 芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序 Wafer Fabrication 晶圆针测工序 Wafer Probe 构装工序 Packaging 测 试工序 Initial Test and Final Test 等几个步骤 其中晶圆处理工序和晶 圆针测工序为前段 Front End 工序 而构装工序 测试工序为后段 Back End 工序 1 晶圆处理工序 本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件 如 晶体管 电容 逻辑开关等 其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有 关 但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗 再在其表面进行氧化及化学气相沉 积 然后进行涂膜 曝光 显影 蚀刻 离子植入 金属溅镀等反复步骤 最 终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作 2 晶圆针测工序 经过上道工序后 晶圆上就形成了一个个的小格 即晶 粒 一般情况下 为便于测试 提高效率 同一片晶圆上制作同一品种 规格 的产品 但也可根据需要制作几种不同品种 规格的产品 在用针测 Probe 仪对每个晶粒检测其电气特性 并将不合格的晶粒标上记号后 将晶圆切开 分割成一颗颗单独的晶粒 再按其电气特性分类 装入不同的托盘中 不合格 的晶粒则舍弃 3 构装工序 就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上 并把 晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接 以作为与外界电路 板连接之用 最后盖上塑胶盖板 用胶水封死 其目的是用以保护晶粒避免受 到机械刮伤或高温破坏 到此才算制成了一块集成电路芯片 即我们在电脑里 可以看到的那些黑色或褐色 两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块 4 测试工序 芯片制造的最后一道工序为测试 其又可分为一般测试和特殊测试 前者 是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性 如消耗功率 运行速度 耐压度等 经测试后的芯片 依其电气特性划分为不同等级 而特殊测试则是根据客户特殊需求的技 术参数 从相近参数规格 品种中拿出部分芯片 做有针对性的专门测试 看是否能满足 客户的特殊需求 以决定是否须为客户设计专用芯片 经一般测试合格的产品贴上规格 型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂 而未通过测试的芯片则视其达到的 参数情况定作降级品或废品 晶圆生产工艺流程介绍 表面清洗 2 初次氧化 3 CVD Chemical Vapor deposition 法沉积一层 Si3N4 Hot CVD 或 LPCVD 1 常压 CVD Normal Pressure CVD 2 低压 CVD Low Pressure CVD 3 热 CVD Hot CVD thermal CVD 4 电浆增强 CVD Plasma Enhanced CVD 5 MOCVD Metal Organic CVD 分子磊晶成长 Molecular Beam Epitaxy 6 外延生长法 LPE 4 涂敷光刻胶 1 光刻胶的涂敷 2 预烘 pre bake 3 曝光 4 显影 5 后烘 post bake 6 腐蚀 etching 7 光刻胶的去除 5 此处用干法氧化法将氮化硅去除 6 离子布植将硼离子 B 3 透过 SiO2 膜注入衬底 形成 P 型阱 7 去除光刻胶 放高温炉中进行退火处理 8 用热磷酸去除氮化硅层 掺杂磷 P 5 离子 形成 N 型阱 9 退火处理 然后用 HF 去除 SiO2 层 10 干法氧化法生成一层 SiO2 层 然后 LPCVD 沉积一层氮化硅 11 利用光刻技术和离子刻蚀技术 保留下栅隔离层上面的氮化硅层 12 湿法氧化 生长未有氮化硅保护的 SiO2 层 形成 PN 之间的隔离区 13 热磷酸去除氮化硅 然后用 HF 溶液去除栅隔离层位置的 SiO2 并重新生成品质更 好的 SiO2 薄膜 作为栅极氧化层 14 LPCVD 沉积多晶硅层 然后涂敷光阻进行光刻 以及等离子蚀刻技术 栅极结构 并 氧化生成 SiO2 保护层 15 表面涂敷光阻 去除 P 阱区的光阻 注入砷 As 离子 形成 NMOS 的源漏极 用 同样的方法 在 N 阱区 注入 B 离子形成 PMOS 的源漏极 16 利用 PECVD 沉积一层无掺杂氧化层 保护元件 并进行退火处理 17 沉积掺杂硼磷的氧化层 18 濺镀第一层金属 1 薄膜的沉积方法根据其用途的不同而不同 厚度通常小于 1um 2 真空蒸发法 Evaporation Deposition 3 溅镀 Sputtering Deposition 19 光刻技术定出 VIA 孔洞 沉积第二层金属 并刻蚀出连线结构 然后 用 PECVD 法 氧化层和氮化硅保护层 20 光刻和离子刻蚀 定出 PAD 位置 21 最后进行退火处理 以保证整个 Chip 的完整和连线的连接性 晶圆生产 晶片制造 晶棒制造 融 化 颈部成长 晶冠成长 晶体成长 尾部成长 晶棒裁切 外径研磨 前段工序 芯片生产 晶圆处理 晶圆针测 后段工序 切 片 圆 边 研 磨 蚀 刻 去 疵 清 洗 检 验 包 装 表面清洗 初次氧化 沉 积 涂光刻胶 预 烘 曝 光 显 影 NPCVD LPCVD HCVD MOCVD LPE 后 烘 腐 蚀 除光刻胶 干法氧化 离子注入 退火处理 除氮化硅 退火处理 除 SiO2 离子刻蚀 湿法氧化 涂敷光阻 离子注入 PECVD 沉 积 金属濺镀 光 刻 金属濺镀 PECVD 离子刻蚀 退火处理 真空蒸发 真空溅射 构装工序 测试工序 一般测试 特殊测试 工 艺 流 程 图 干式机械真空泵的应用是广泛的 主要有以下几个方面 1 低压化学气相沉积中的多晶硅 制备工艺中 2 半导体刻蚀工艺 在这些生产工艺中往往用到或生成腐 蚀性气体和研磨 微粒 3 除半导体工艺外的某些产生微粒的工艺 不希望微粒混入泵油中 而希望微粒排 出泵外 则用一定型式的干式机械真空泵可以满足要求 4 在化学工业 医药工业 食 品工业中的蒸馏 干燥 脱泡 包装等 要防止有机溶剂造成污染 适合用干式真空泵 5 用做一般无油清洁真空系统的前级泵 以防止油污染 Edwards 的 iGX 干式泵具有能耗低的特点 能够应用于大量中小功率的设备 包括 真空进样室 传送装置 计量 平版印刷术 PVD 工艺和预清洁 RTA 带材 粉末 氧化物 硅材料和金属的蚀刻以及注入源等等 供应英国 BOC EDWARDS 爱德华真空泵 EDWARDS 爱德华 EM 系列 E1M5 E1M8 E1M12 E1M18 E1M30 E1M40 E1M80 E1M175 E1M275 E2M0 7 E2M1 E2M1 5 E2M2 E2M5 E2M8 E2M12 E2M18 E2M28 E2M30 E2 M40 E2M80 E2M175 E2M275 E Lab2 EDWARDS 爱德华 RV 系列 RV3 RV5 RV8 RV12 EDWARDS 爱德华 EH 系列 EH250 EH500 EH1200 EH2600 EH4200 EDWARDS 爱德华 QMB 系列 QMB 250 QMB500 QMB1200 英国爱德华 BOC EDWARDS 真空泵 型号 RV3 RV5 RV8 RV12 RV3 115 220 240V 单相 50 60Hz SE65201903 RV5 115 220 240V 单相 50 60Hz SE65301903 RV8 115 220 240V 单相 50 60Hz SE65401903 RV12 115 220 240V 单相 50 60Hz SE65501903 应用领域 空气排出彻底 噪音小 稳定可靠性强 易于使用和维护 气镇调节 卓越的水蒸气处理性能 高真空 高抽量模式切换专利技术 世界公认 高真空模式 电镜 质谱 硅芯片技术 作为涡轮泵和扩散泵的前级泵 高抽量模式 蒸馏 溶剂浓缩 冷冻烘干 高性能合金产品 化学工业 干燥 过滤 精馏 蒸馏 容剂回收 冻干 冶金 真空熔化 成型 烧结 半导体镀膜技术 CVD PVD 等离子刻蚀 反应离子刻蚀 离子注入 气 阿尔卡特典型应用工艺 阿尔卡特典型应用工艺 ADP 122 LM ADS 602 LM 真空进片室 传送室 物理气相沉淀 镀膜 ADP 122 P ADS 602 P ADS 1202 P ADS 1802 P 灰化 玻璃拆封 电介质 线蚀刻 注入源 介质化学气相沉淀 ADS 602 H ADS 1202 H ADS 1802 H 等离子增强化学气相淀积 低压化学气相沉淀 日本 Anlet 安耐特 ETS