第3章 晶圆制备与加工

3.1 简介

晶圆是集成电路、半导体分立器件和功率器件生产的主要原材料。90%以上的集成电路都是在高纯度、优质的晶圆上进行制作的。晶圆的质量和产业链供应的能力直接影响着集成电路的质量和竞争力，因此硅片制造产业是集成电路产业链中最上游也是最重要的一环。随着信息产业的快速发展，国家将集成电路制造产业作为战略支撑产业，给予了更多的政策和资金方面的支持，晶圆的需求量也在不断增长。国内晶圆市场不仅对直径100mm、125mm、150mm的硅片有一定的需求量，对直径200mm、300mm的硅片的需求量也在不断扩大，硅片直径的增大可降低单个芯片的制造成本。但是，伴随着硅片直径的增大，对晶圆表面局部平整度、表面附着的微量杂质、内部缺陷、氧含量等关键参数的要求也在不断提高，这就对晶圆的制造技术提出了更高的要求。晶圆制备设备是指将纯净的多晶硅材料制成一定直径和长度的硅单晶棒材料，然后将硅单晶棒材料通过一系列的机械加工、化学处理等工序，制成满足一定几何精度要求和表面质量要求的硅片或外延硅片，为芯片制造提供所需硅衬底的设备，对于直径为200mm以下的硅片制备的典型工艺流程为：单晶生长→截断→外径滚磨→切片→倒角→研磨→刻蚀→吸杂→抛光→清洗→外延→包装等；对于直径300mm的硅片制备，其加工工艺流程以缩短工艺流程、降低加工成本，以及提高硅片的几何精度、表面微粗糙度精度、洁净度等为目标，不同的制造商采取的工艺流程有所不同，但其主要的工艺流程基本相同，即单晶生长→截断→外径滚磨→切片→倒角→表面磨削→刻蚀→边缘抛光→双面抛光→单面抛光→最终清洗→外延/退火→包装等。直径300mm的硅片制备的加工工艺流程与直径200mm以下的硅片制备的加工工艺流程相比，倒角加工之前的工艺流程（含倒角）相同，倒角加工之后的工艺流程会有所不同。