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制造一顆化學氣相沉積設備部件硅晶圓需要的半導體設備?(一)

2020-07-09 15:43:51

制作一顆硅晶圓需要的半導體設備大致有十個,它們分別是單晶爐、氣相外延爐、氧化爐、磁控濺射臺、化學機械拋光機、光刻機、離子注入機、引線鍵合機、晶圓劃片機、晶圓減薄機,其實光刻機只是九牛一毛。化學氣相沉積設備部件


化學氣相沉積設備部件


1、單晶爐

單晶爐是一種在惰性氣體(氮氣、氦氣為主)環境中,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備。在實際生產單晶硅過程中,它扮演著控制硅晶體的溫度和質量的關鍵作用。


由于單晶直徑在生長過程中可受到溫度、提拉速度與轉速、坩堝跟蹤速度、保護氣體流速等因素影響,其中生產的溫度主要決定能否成晶,而速度將直接影響到晶體的內在質量,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境,實現在單晶上生長與單晶晶相具有對應關系的薄層晶體。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功能化做基礎準備,氣相外延即化學氣相沉積的一種特殊工藝,其生長薄層的晶體結構是單晶襯底的延續,而且與襯底的晶向保持對應的關系。


3、氧化爐

硅與含有氧化物質的氣體,例如水汽和氧氣在高溫下進行化學反應,而在硅片表面產生一層致密的二氧化硅薄膜,這是硅平面技術中一項重要的工藝。氧化爐的主要功能是為硅等半導體材料進行氧化處理,提供要求的氧化氛圍,實現半導體預期設計的氧化處理過程,是半導體加工過程的不可缺少的一個環節。


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體等材料,且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優點。在硅晶圓生產過程中,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域,實現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、化學機械拋光機

一種進行化學機械研磨的機器,在硅晶圓制造中,隨著制程技術的升級、導線與柵極尺寸的縮小,光刻技術對晶圓表面的平坦程度的要求越來越高,IBM公司于1985年發展CMOS產品引入,并在1990年成功應用于64MB的DRAM生產中,1995年以后,CMP技術得到了快速發展,大量應用于半導體產業。


化學機械研磨亦稱為化學機械拋光,其原理是化學腐蝕作用和機械去除作用相結合的加工技術,是目前機械加工中可以實現表面全局平坦化的技術。在實際制造中,它主要的作用是通過機械研磨和化學液體溶解“腐蝕”的綜合作用,對被研磨體(半導體)進行研磨拋光。


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