晶圓和晶片有什麼差別呢?晶圓是製造晶片的起始材料,它是一個薄而圓形的矽基板,通常由單晶矽製成。在晶圓製造( Wafer manufacture)過程中,包含兩大階段:第一階段-晶圓製造(Wafer Manufacturing),包含純化、長晶、拉晶、切片、拋光研磨步驟;第二階段-晶片加工(Wafer Fabrication),包括氣相沈積、光阻塗佈、曝光、顯影、蝕刻、光阻剝除步驟。
純化 | Wafer Cleaning
透過高溫熔煉、溶劑(如HF氫氟酸或KOH氫氧化鉀)等方式清洗晶圓原始材料表面,去除污染和有機殘留物,以確保良好的基材品質
長晶 | Crystal Growth
將高純度的矽原料-二氧化矽,放入爐中提煉,還原成冶煉級的矽,再經蒸餾純化後,透過慢速分解過程,產生出「多晶矽」。
拉晶 | Ingot Pulling
拉晶 (Ingot Pulling):將多晶矽與硼酸、磷放入石英坩堝中,在高溫下熔化,將探棒(單晶矽棒)浸入並旋轉拉升,沾附在晶種上的矽隨之冷凝,均勻附著在探棒上,形成柱狀單晶矽錠。
切片 | Wafer Slicing
剛製成的晶柱表面不平整,須經過工業級鑽石磨具加工,再去除兩端尖錐狀部分,調整晶柱的直徑,並使用高硬度的鋸片或線鋸,將圓柱切割成晶圓薄片。
拋光研磨 | Polishing & Lapping
晶圓經過切割後表面粗糙,需進行拋光研磨,其步驟繁瑣,拋光目的是將晶體表面變為更平滑光亮;而使用研磨則是將晶圓邊緣磨成光滑圓弧形。
氣相沈積 | CVD
CVD(Chemical Vapor Deposition)化學氣相沈積,是將氣態前體引入反應室,這些氣體接觸到加熱的基材後,產生沉積物質,並在基材表面沈積一層薄膜,製造絕緣層或導體層。
光阻塗佈 | Photoresist Coating
光阻受到曝光時,化學結構會發生變化,此階段將光阻液塗佈在晶圓表面,形成均勻的光阻層,使其在後續的曝光和顯影步驟中能夠被移除或保留,形成所需的圖案。
曝光 | Exposure
利用光罩上的圖案,將光阻層曝光於紫外線下,把光罩對齊到被塗佈光阻的晶圓上,受到光照的區域會引起光阻層的化學反應,引起光化學反應。
顯影 | Photolithography
利將曝光後的晶圓浸泡在顯影溶液(可能包含鹼性物質如氫氧化鈉、氫氧化鉀及添加劑等),使光阻層僅在曝光區域保留,未曝光區域被去除,形成模板。
蝕刻 | Etching
用酸或鹼性蝕刻液,根據光阻層上的圖案去除底層材料,晶圓表面已經受到保護的區域(曝光後的光阻區域)則不受影響,形塑出晶片的微細結構。
光阻剝除 | Photoresist Stripping
完成顯影後,利用化學剝除、熱力學剝除、機械剝除等方式移除殘留光組,如利用剝除溶液,去除殘留的光阻,目的是防止任何殘留物對元件的性能造成不良影響。
清洗 | Final Cleaning
最終,晶片需再次清洗,方法可能使用有機或無機溶劑、表面活性劑或是超音波清洗等技術,以去除製程中殘留的化學物質和微粒,確保製成的晶片乾淨且符合規格。
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