硅晶圓制造中需要的半導(dǎo)體設(shè)備

制作一顆硅晶圓需要的半導(dǎo)體設(shè)備大致有十個，它們分別是單晶爐、氣相外延爐、氧化爐、磁控濺射臺、化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)、***、離子注入機(jī)、引線鍵合機(jī)、晶圓劃片機(jī)、晶圓減薄機(jī)。

1、單晶爐

單晶爐是一種在惰性氣體(氮氣、氦氣為主)環(huán)境中，用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶硅的設(shè)備。在實際生產(chǎn)單晶硅過程中，它扮演著控制硅晶體的溫度和質(zhì)量的關(guān)鍵作用。

由于單晶直徑在生長過程中可受到溫度、提拉速度與轉(zhuǎn)速、坩堝跟蹤速度、保護(hù)氣體流速等因素影響，其中生產(chǎn)的溫度主要決定能否成晶，而速度將直接影響到晶體的內(nèi)在質(zhì)量，而這種影響卻只能在單晶拉出后通過檢測才能獲知，單晶爐主要控制的方面包括晶體直徑、硅功率控制、泄漏率和氬氣質(zhì)量等。

2、氣相外延爐

氣相外延爐主要是為硅的氣相外延生長提供特定的工藝環(huán)境，實現(xiàn)在單晶上生長與單晶晶相具有對應(yīng)關(guān)系的薄層晶體。外延生長是指在單晶襯底(基片)上生長一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層，猶如原來的晶體向外延伸了一段，為了制造高頻大功率器件，需要減小集電極串聯(lián)電阻，又要求材料能耐高壓和大電流，因此需要在低阻值襯底上生長一層薄的高阻外延層。

氣相外延爐能夠為單晶沉底實現(xiàn)功能化做基礎(chǔ)準(zhǔn)備，氣相外延即化學(xué)氣相沉積的一種特殊工藝，其生長薄層的晶體結(jié)構(gòu)是單晶襯底的延續(xù)，而且與襯底的晶向保持對應(yīng)的關(guān)系。

3、氧化爐

硅與含有氧化物質(zhì)的氣體，例如水汽和氧氣在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而在硅片表面產(chǎn)生一層致密的二氧化硅薄膜，這是硅平面技術(shù)中一項重要的工藝。氧化爐的主要功能是為硅等半導(dǎo)體材料進(jìn)行氧化處理，提供要求的氧化氛圍，實現(xiàn)半導(dǎo)體預(yù)期設(shè)計的氧化處理過程，是半導(dǎo)體加工過程的不可缺少的一個環(huán)節(jié)。

4、磁控濺射臺

磁控濺射是物理氣相沉積的一種，一般的濺射法可被用于制備半導(dǎo)體等材料，且具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點。在硅晶圓生產(chǎn)過程中，通過二極濺射中一個平行于靶表面的封閉磁場，和靶表面上形成的正交電磁場，把二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域，實現(xiàn)高離子密度和高能量的電離，把靶原子或分子高速率濺射沉積在基片上形成薄膜。

5、化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)

一種進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的機(jī)器，在硅晶圓制造中，隨著制程技術(shù)的升級、導(dǎo)線與柵極尺寸的縮小，光刻技術(shù)對晶圓表面的平坦程度的要求越來越高，IBM公司于1985年發(fā)展CMOS產(chǎn)品引入，并在1990年成功應(yīng)用于64MB的DRAM生產(chǎn)中，1995年以后，CMP技術(shù)得到了快速發(fā)展，大量應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

化學(xué)機(jī)械研磨亦稱為化學(xué)機(jī)械拋光，其原理是化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械去除作用相結(jié)合的加工技術(shù)，是目前機(jī)械加工中唯一可以實現(xiàn)表面全局平坦化的技術(shù)。在實際制造中，它主要的作用是通過機(jī)械研磨和化學(xué)液體溶解“腐蝕”的綜合作用，對被研磨體(半導(dǎo)體)進(jìn)行研磨拋光。

6、***

又名掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)、曝光系統(tǒng)、光刻系統(tǒng)等，常用的***是掩膜對準(zhǔn)光刻，一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時“復(fù)制”到硅片上的過程。

7、離子注入機(jī)

它是高壓小型加速器中的一種，應(yīng)用數(shù)量最多。它是由離子源得到所需要的離子，經(jīng)過加速得到幾百千電子伏能量的離子束流，用做半導(dǎo)體材料、大規(guī)模集成電路和器件的離子注入，還用于金屬材料表面改性和制膜等 。

在進(jìn)行硅生產(chǎn)工藝?yán)锩?，需要用到離子注入機(jī)對半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜，離子注入機(jī)是集成電路制造前工序中的關(guān)鍵設(shè)備，離子注入是對半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜的技術(shù)目的是改變半導(dǎo)體的載流子濃度和導(dǎo)電類型，離子注入與常規(guī)熱摻雜工藝相比可對注入劑量角度和深度等方面進(jìn)行精確的控制，克服了常規(guī)工藝的限制，降低了成本和功耗。

8、引線鍵合機(jī)

它的主要作用是把半導(dǎo)體芯片上的Pad與管腳上的Pad，用導(dǎo)電金屬線(金絲)鏈接起來。引線鍵合是一種使用細(xì)金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量為使金屬引線與基板焊盤緊密焊合，實現(xiàn)芯片與基板間的電氣互連和芯片間的信息互通。在理想控制條件下，引線和基板間會發(fā)生電子共享或原子的相互擴(kuò)散，從而使兩種金屬間實現(xiàn)原子量級上的鍵合。

9、晶圓劃片機(jī)

因為在制造硅晶圓的時候，往往是一整大片的晶圓，需要對它進(jìn)行劃片和處理，這時候晶圓劃片機(jī)的價值就體現(xiàn)出了。之所以晶圓需要變換尺寸，是為了制作更復(fù)雜的集成電路。

10、晶圓減薄機(jī)

在硅晶圓制造中，對晶片的尺寸精度、幾何精度、表面潔凈度以及表面微晶格結(jié)構(gòu)提出很高要求，因此在幾百道工藝流程中，不可采用較薄的晶片，只能采用一定厚度的晶片在工藝過程中傳遞、流片。晶圓減薄，是在制作集成電路中的晶圓體減小尺寸，為了制作更復(fù)雜的集成電路。在集成電路封裝前，需要對晶片背面多余的基體材料去除一定的厚度，這一工藝需要的裝備就是晶片減薄機(jī)。

當(dāng)然了，在實際的生產(chǎn)過程中，硅晶圓制造需要的設(shè)備遠(yuǎn)不止上面列的這些。那么以上就是小編今天要分享給大家的所有內(nèi)容啦，大家有任何問題可留言給我們哦~

審核編輯：湯梓紅