晶圆随着芯片技术升级和降低成本需要而不断发展。在降低成本方面,通过不断变大晶圆尺寸以容纳更多电路和减少废弃比例就是晶圆的历史发展趋势。从1970年代至今,晶圆尺寸已经由过去的100mm(4英寸)发展至当前的300mm(12英寸)。根据IC Insight统计,2016年全球晶圆出货量为10738百万平方英寸,其中300mm晶圆占全球晶圆产能的63.6%,预计到2021年,全球将有123家12英寸晶圆厂,产能占比将达到71.2%。由于目前18英寸晶圆技术尚未成熟,且成本高昂,需求不足,未来几年内300mm(12英寸)晶圆仍将是主流技术路线
众所周知,晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,是由硅晶棒在经过研磨、抛光、及切片后,形成的硅晶圆片。然而,在实际导片过程中,难免会存在一些边缘损伤,因此,目前企业所使用的导片机中,取料装置将晶圆从取料台中取下后放置在边缘时校准器中,在对晶圆表面检测的同时,也需要进行边缘校准,校准完毕后再由取料装置将晶圆从寻边器中取下后送至取料台中并记录位置。
边缘式校准器包括设置在校准区内的校准座、定位单元、及校准单元,其中定位单元包括能够上下升降的定位组件和能够沿着晶圆径向同时收拢或张开的夹持组件,其中定位组件形成有自上而下口径逐渐变小的晶圆定位区;夹持组件包括绕着晶圆定位区的中心分布的多根夹臂、用于驱动多根夹臂同步运动的驱动件,其中每根夹臂上形成有与晶圆边缘点或线接触的夹槽;校准单元包括能够对晶圆的边缘进行校准的校准组件、以及驱动组件。
晶圆制造厂把这些多晶硅融解,再在融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。
晶圆的集成电路制造,为了降低器件热阻、提高工作散热及冷却能力、便于封装,在硅晶圆正面制作完集成电路后,需要进行背面减薄。晶圆的背面研磨工艺,是在晶圆的正面贴一层膜保护已经制作好的集成电路,然后通过研磨机来进行减薄。晶圆背面研磨减薄后,表面会形成一层损伤层,且翘曲度高,容易破片。为了解决这些问题,需要对晶圆背面进行湿法硅腐蚀,去除损伤层,释放晶圆应力,减小翘曲度及使表面粗糙化。使用槽式的湿法机台腐蚀时,晶圆正面及背面均与腐蚀液接触,正面贴的膜耐腐蚀,从而保护正面的集成电路。使用单片作业的湿法机台,晶圆的正面通常已被机台保护起来,不会与腐蚀液或者腐蚀性的气体有接触,可以撕膜后再进行腐蚀。
因为制作工艺决定了它是圆形的。因为提纯过后的高纯度多晶硅是在一个子晶(seed)上旋转生长出来的。多晶硅被融化后放入一个坩埚(Quartz Crucible)中,再将子晶放入坩埚中匀速转动并且向上提拉,则熔融的硅会沿着子晶向长成一个圆柱体的硅锭(ingot)。这种方法就是现在一直在用的 CZ 法(Czochralski),也叫单晶直拉法。