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晶圓
閱讀�52762�(shí)間:2010-12-10 10:51:44

  晶圓是指�半導(dǎo)�積體電路制作所用之�晶片,由于其形狀為圓�,故稱為晶�;在硅晶�上可加工制作成各種電路元件結(jié)�(gòu),而成為有特定電性功能之ic�(chǎn)品。晶圓的原始材料是硅,很多文獻(xiàn)上描述晶圓是矽制�,矽是硅元素的舊稱�

�(jiǎn)�

  晶圓的原始材料是�,地殼表面有著取之不盡用之不竭的二  氧化�,二氧化硅礦石�(jīng)由電弧爐提煉,鹽酸氯化,并經(jīng)蒸餾�,制成�  高純度的多晶�,其純度高�(dá) 0.99999999999。晶圓制造廠再將此多晶硅  融解,再于融液�(nèi)摻入一小粒的硅晶體晶種,然后將其慢慢拉出,以形�  圓柱狀的單晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一顆小晶粒在熔融態(tài)的硅原料中�  漸生�,此過(guò)程稱為長(zhǎng)�,硅晶棒再�(jīng)�(guò)研磨、拋�、切片后,即成  為積體電路工廠的基本原料----硅晶圓片,這就是晶�。國(guó)�(nèi)�1997  年起已有廠家生產(chǎn)八英�(200mm)晶圓�,未來(lái)將會(huì)生產(chǎn)十二寸晶圓。晶圓的制造是整�(gè)電子資訊�(chǎn)�(yè)中最上游的部�,晶圓�(chǎn)�(yè)的發(fā)展優(yōu)�,直接影響半導(dǎo)體工�(yè),也可從中觀察出整�(gè)資訊�(chǎn)�(yè)的發(fā)展趨�(shì)�

�(jié)�(gòu)

  1 晶格:晶圓制程結(jié)束后,晶圓的表面�(huì)形成許多格狀�,成為晶�。經(jīng)�(guò)切割器切割后成所謂的晶片

  2 分割線:晶圓表面的晶格與晶格之間�(yù)留給切割器所需的空白部分即為分割線

  3 �(cè)試晶�:指晶圓表面具有電路元件及特殊裝置的晶格,在晶圓制造期�,這些�(cè)試晶格需要通過(guò)電流�(cè)�,才能被切割下來(lái)

  4 邊緣晶格:晶圓制造完成后,其邊緣�(huì)�(chǎn)生部分尺寸不完整的晶�,此即為邊緣晶格,這些不完整的晶格切割后,將不被使�

  5 晶圓的平坦邊:晶圓制造完成后,晶圓邊緣都�(huì)切割成主要和次要的平坦邊,目的是用來(lái)作為區(qū)��

制作�(guò)�

  光學(xué)顯影:是在光阻經(jīng)�(guò)曝光和顯影的程序,把光罩上的圖形�(zhuǎn)換到光阻下面的薄膜層或矽晶上。光�(xué)顯影主要包含了光阻涂�、烘�、光罩對(duì)�(zhǔn)、曝光和顯影等程�。小尺寸之顯像解析度,更在IC制程的�(jìn)步上,扮演著最�(guān)鍵的角色。由於光�(xué)上的需�,此段制程之照明采用偏黃色的可見光。因此俗稱此區(qū)為黃光區(qū)�

  干式蝕刻技�(shù):在半導(dǎo)的體制程�,蝕刻被用來(lái)將某種材�(zhì)自晶圓表面上移除。乾式蝕刻(又稱為電漿蝕刻)是目前最常用的蝕刻方�,其以氣體作為主要的蝕刻媒介,并藉由電漿能量�(lái)�(qū)�(dòng)反應(yīng)�

  電漿�(duì)蝕刻制程有物理性與化學(xué)性兩方面的影�。首�,電漿會(huì)將蝕刻氣體分子分解,�(chǎn)生能夠快速蝕去材料的高活性分�。此外,電漿也會(huì)把這些化學(xué)成份離子�,使其帶有電��

  晶圓系置於帶�(fù)電的陰極之上,因此當(dāng)帶正電荷的離子被陰極吸引并加速向陰極方向前�(jìn)�(shí),會(huì)以垂直角度撞擊到晶圓表面。晶片制造商即是�(yùn)用此特性來(lái)獲得的垂直蝕刻,而后者也是乾式蝕刻的重要角色�

  基本上,隨著所欲去除的材料與所使用的蝕刻化�(xué)物質(zhì)之不�,蝕刻由下列兩種模式單獨(dú)或混�(huì)�(jìn)行:

  1.電漿�(nèi)部所�(chǎn)生的活性反�(yīng)離子與自由基在撞擊晶圓表面后,將與某特定成份之表面材�(zhì)起化�(xué)反應(yīng)而使之氣化。如此即可將表面材質(zhì)移出晶圓表面,并透過(guò)抽氣�(dòng)作將其排出�

  2.電漿離子可因加速而具有足夠的�(dòng)能來(lái)扯斷薄膜的化�(xué)�,�(jìn)而將晶圓表面材質(zhì)分子一�(gè)�(gè)的打擊或?yàn)R擊(sputtering)出�(lái)�

  化學(xué)氣相沉積:是制造微電子元件�(shí),被用來(lái)沉積出某種薄膜的技�(shù),沉積出的薄膜可能是介電材料(絕緣�)(dielectrics)、導(dǎo)�、或半導(dǎo)��

  在�(jìn)行化�(xué)氣相沉積制程�(shí),包含有被沉積材料之原子的氣�,會(huì)被導(dǎo)入受到嚴(yán)密控制的制程反應(yīng)室內(nèi)。當(dāng)這些原子在受熱的晶圓表面上起化學(xué)反應(yīng)�(shí),會(huì)在晶圓表面產(chǎn)生一層固�(tài)薄膜。而此一化學(xué)反應(yīng)通常必須使用單一或多種能量源(例如熱能或無(wú)線電頻率功率)�

  物理氣相沉積:(PhysicalVaporDeposition)主要是一種物理制程而非化學(xué)制程。此技�(shù)一般使用氬等鈍�,藉由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后,可將靶材原子一�(gè)�(gè)濺擊出來(lái),并使被濺擊出來(lái)的材�(zhì)(通常為鋁、鈦或其合金)如雪片般沈積在晶圓表面。制程反�(yīng)室內(nèi)部的高溫與高真空�(huán)�,可使這些金屬原子�(jié)成晶�,再透過(guò)微影圖案化(patterned)與蝕刻,來(lái)得到半導(dǎo)體元件所要的�(dǎo)電電��

  解離金屬電漿:是最近發(fā)展出�(lái)的物理氣相沉積技�(shù),它是在目標(biāo)區(qū)與晶圓之�,利用電�,針�(duì)從目�(biāo)區(qū)濺擊出來(lái)的金屬原�,在其到�(dá)晶圓之前,加以離子化。離子化這些金屬原子的目的是,讓這些原子帶有電價(jià),�(jìn)而使其行�(jìn)方向受到控制,讓這些原子得以垂直的方向往晶圓行�(jìn),就像電漿蝕刻及化學(xué)氣相沉積制程。這樣做可以讓這些金屬原子針對(duì)極窄、極深的�(jié)�(gòu)�(jìn)行溝填,以形成極均勻的表�,尤其是在層的部��

  高溫制程:多晶矽(poly)通常用來(lái)形容半導(dǎo)體電晶體之部分結(jié)�(gòu):至於在某些半導(dǎo)體元件上常見的磊晶矽(epi)則是長(zhǎng)在均勻的晶圓�(jié)晶表面上的一層純矽結(jié)�。多晶矽與磊晶矽兩種薄膜的應(yīng)用狀況雖然不�,卻都是在類似的制程反應(yīng)室中�(jīng)高溫�600℃至1200℃)沉積而得�

  即使快速高溫制程(RapidThermalProcessing,RTP)之工作溫度范圍與多晶矽及磊晶矽制程有部分重�,其本質(zhì)差異卻極大。RTP并不用來(lái)沉積薄膜,而是用來(lái)修正薄膜性質(zhì)與制程結(jié)�。RTP將使晶圓歷經(jīng)極為短暫且精確控制高溫處理過(guò)�,這�(gè)�(guò)程使晶圓溫度在短短的10�20秒內(nèi)可自室溫升到1000�。RTP通常用於回火制程(annealing�,負(fù)�(zé)控制元件�(nèi)摻質(zhì)原子之均勻度。此外RTP也可用來(lái)矽化金屬,及透過(guò)高溫�(lái)�(chǎn)生含矽化之化合物與矽化鈦�。的�(fā)展包�,使用快速高溫制程設(shè)備在晶極重要的區(qū)域上,精確地沈積氧及氮薄膜�

  離子植入技�(shù):可將摻�(zhì)以離子型�(tài)植入半導(dǎo)體元件的特定區(qū)域上,以獲得精確的電子特�。這些離子必須先被加速至具有足夠能量與速度,以穿透(植入)薄�,到�(dá)�(yù)定的植入深度。離子植入制程可�(duì)植入?yún)^(qū)�(nèi)的摻�(zhì)濃度加以精密控制。基本上,此摻質(zhì)濃度(劑量)系由離子束電流(離子束內(nèi)之總離子�(shù))與掃瞄率(晶圓通過(guò)離子束之次數(shù))來(lái)控制,而離子植入之深度則由離子束能量之大小�(lái)決定�

  化學(xué)�(jī)械研磨技�(shù)(ChemicalMechanicalPolishing,CMP):兼其有研磨性物�(zhì)的機(jī)械式研磨與酸堿溶液的化學(xué)式研磨兩種作用,可以使晶圓表面達(dá)到全面性的平坦�,以利后�(xù)薄膜沉積之�(jìn)行�

  在CMP制程的硬體設(shè)備中,研磨頭被用�(lái)將晶圓壓在研磨墊上并帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn),至於研磨墊則以相反的方向旋�(zhuǎn)。在�(jìn)行研磨時(shí),由研磨顆粒所�(gòu)成的研漿�(huì)被置於晶圓與研磨墊間。影響CMP制程的變�(shù)包括有:研磨頭所施的壓力與晶圓的平坦度、晶圓與研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度、研漿與研磨顆粒的化�(xué)成份、溫度、以及研磨墊的材�(zhì)與磨損性等��

  制程�(jiān)控:在下�(gè)制程階段中,半導(dǎo)體商用CD-SEM�(lái)量測(cè)晶片�(nèi)次微米電路之微距,以確保制程之正確�。一般而言,只有在微影圖案(photolithographicpatterning)與后續(xù)之蝕刻制程執(zhí)行后,才�(huì)�(jìn)行微距的量測(cè)�

  光罩檢測(cè):光罩是高精密度的石英平�,是用來(lái)制作晶圓上電子電路圖像,以利積體電路的制�。光罩必須是完美�(wú)�,才能呈�(xiàn)完整的電路圖�,否則不完整的圖像會(huì)被復(fù)制到晶圓上。光罩檢�(cè)�(jī)�(tái)則是�(jié)合影像掃描技�(shù)與先�(jìn)的影像處理技�(shù),捕捉圖像上的缺��

  �(dāng)晶圓從一�(gè)制程往下�(gè)制程�(jìn)行時(shí),圖案晶圓檢�(cè)系統(tǒng)可用�(lái)檢測(cè)出晶圓上是否有瑕疵包括有微塵粒子、斷線、短�、以及其他各式各樣的�(wèn)�。此�,對(duì)已印有電路圖案的圖案晶圓成品而言,則需要�(jìn)行深次微米范圍之瑕疵檢測(cè)。一般來(lái)�(shuō),圖案晶圓檢�(cè)系統(tǒng)系以白光或雷射光�(lái)照射晶圓表面。再由一或多組偵�(cè)器接收自晶圓表面繞射出來(lái)的光�,并將該影像交由高功能軟體�(jìn)行底層圖案消�,以辨識(shí)并發(fā)�(xiàn)瑕疵�

  切割:晶圓經(jīng)�(guò)所有的制程處理及測(cè)試后,切割成壹顆顆的IC。舉例來(lái)�(shuō):以0.2微米制程技�(shù)生產(chǎn),每片八寸晶圓上可制作近六百顆以上的64MDRAM�

  封裝:制程處理的一道手�(xù),通常還包含了打線的過(guò)�。以金線連接晶片與導(dǎo)線架的線�,再封裝絕緣的塑膠或陶瓷外殼,并�(cè)試IC功能是否正常�

  由於切割與封裝所需技�(shù)層面比較不高,因此常成為一般業(yè)者用以介入半�(dǎo)體工�(yè)之切入點(diǎn)�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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