常見(jiàn)的化學(xué)氣相沉積設(shè)備部件硅晶圓生產(chǎn)流程

硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣泛存在于巖石、砂礫中，硅晶圓的制造有三大步驟：硅提煉及提純、單晶硅生長(zhǎng)、晶圓成型。

一、 硅提煉及提純

硅的提純是一道工序，需將沙石原料放入一個(gè)溫度超過(guò)兩千攝氏度的并有碳源的電弧熔爐中，在高溫下發(fā)生還原反應(yīng)得到冶金級(jí)硅，然后將粉碎的冶金級(jí)硅與氣態(tài)的氯化氫反應(yīng)，生成液態(tài)的硅烷，然后通過(guò)蒸餾和化學(xué)還原工藝，得到了高純度的多晶硅。

二、 單晶硅生長(zhǎng)

企業(yè)常用的是直拉法，如上圖所示，高純度的多晶硅放在石英坩堝中，并用外面圍繞著的石墨加熱器不斷加熱，溫度維持在大約一千多攝氏度，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶硅熔化，同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生不需要的化學(xué)反應(yīng)。

為了形成單晶硅，還需要控制晶體的方向，坩堝帶著多晶硅熔化物在旋轉(zhuǎn)，把一顆籽晶浸入其中，并且由拉制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。

熔化的多晶硅會(huì)粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長(zhǎng)上去。用直拉法生長(zhǎng)后，單晶棒將按適當(dāng)?shù)某叽邕M(jìn)行切割，然后進(jìn)行研磨，再用化學(xué)機(jī)械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡，這時(shí)候晶圓片就制造完成了。

三、晶圓成型

完成了上述兩道工藝， 硅晶棒再經(jīng)過(guò)切段，滾磨，切片，倒角，拋光，激光刻，包裝后，即成為集成電路工廠(chǎng)的基本原料——硅晶圓片，這就是“晶圓”。

在現(xiàn)實(shí)中，經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到人們講幾寸晶圓廠(chǎng)，它是說(shuō)生產(chǎn)單片晶圓的尺寸。一般情況下，硅晶圓直徑越大，代表晶圓廠(chǎng)技術(shù)實(shí)力越強(qiáng)，如中芯國(guó)際以12寸晶圓為主，臺(tái)積電的8寸晶圓等。為了將電晶體與導(dǎo)線(xiàn)尺寸縮小，可以將幾片晶圓制作在同一片晶圓上，制作出更多的硅晶粒，但是硅晶圓生產(chǎn)最關(guān)鍵的參數(shù)就是良品率，這是晶圓廠(chǎng)的核心技術(shù)參數(shù)，它與硅晶圓生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量密不可分。