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來源：發(fā)布時間：2025-12-22

上海泰晟與您分享晶圓生產(chǎn)及研磨制程簡介

晶圓是制造半導體芯片的基本材料，半導體集成電路主要的原料是硅，因此對應的就是硅晶圓。硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣闊存在于巖石、砂礫中，硅晶圓的制造可以歸納為三個基本步驟：硅提煉及提純、單晶硅生長、晶圓成型。

首先是硅提純，將沙石原料放入一個溫度約為2000 ℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中，在高溫下，碳和沙石中的二氧化硅進行化學反應（碳與氧結合，剩下硅），得到純度約為98%的純硅，又稱作冶金級硅，這對微電子器件來說不夠純，因為半導體材料的電學特性對雜質的濃度非常敏感，因此對冶金級硅進行進一步提純：將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫進行氯化反應，生成液態(tài)的硅烷，然后通過蒸餾和化學還原工藝，得到了高純度的多晶硅，其純度高達99.999999999%，成為電子級硅。

接下來是單晶硅生長，常用的方法叫直拉法。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1400 ℃，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶硅熔化，同時又不會產(chǎn)生不需要的化學反應。為了形成單晶硅，還需要把控晶體的方向：坩堝帶著多晶硅熔化物在旋轉，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，同時慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。熔化的多晶硅會粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去。因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的，在其被拉出和冷卻后就生長成了與籽晶內部晶格方向相同的單晶硅棒。用直拉法生長后，單晶棒將按適當?shù)某叽邕M行切割，然后進行研磨，將凹凸的切痕磨掉，再用化學機械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡，晶圓片制造就完成了。

那晶圓研磨是什么呢？

“晶圓研磨”--在國內有時叫“背研”，也有的根據(jù)目的叫做“減薄”。顧名思義，主要是將晶圓通過背面打磨使之厚度管控在一定的范圍。為什么要這樣做？因為知道工藝對于設備的精度要求較高，而且加工成本也不低。在打磨的過程中很容易造成晶圓破裂，尤其是現(xiàn)在的晶圓直徑越來越大（現(xiàn)在12"的晶圓已經(jīng)批量生產(chǎn)），更增加了管控難度。所以有些晶圓代工/加工企業(yè)就留下這一工序，放在后工序來做。因此后工序企業(yè)拿到的經(jīng)驗有時候是沒法直接使用的，有時是因為尺寸要求，比如生產(chǎn)表面貼裝器件，器件本身的厚度就很小；還有的就是一些功率器件，如果經(jīng)驗太厚會造成散熱不良，所以必須將晶圓的厚度管控在能接受的范圍。

一般情況下對于中等功率分離器件，厚度大約在350~450微米之間。而對于集成電路，厚度還要小，有些已經(jīng)達到180微米甚至更薄。（免責聲明：本文來自于網(wǎng)絡，轉載只為了傳達一種不同的觀點，不表示我司對該觀點贊同或支持，內容如有侵權，請聯(lián)系刪除，13391360977）。