台州超晶人工晶体有限公司

晶圆是如何生长的？又是如何制备的呢？

本文的主要内容有：沙子转变为半导体级硅的制备，再将其转变成晶体和晶圆，以及生产抛光晶圆要求的工艺步骤。这其中包括了用于制造操作晶圆的不同类型的描述。生长450mm直径的晶体和450mm晶圆的制备存在的挑战性。

更高密度和更大尺寸芯片的发展需要更大直径的晶圆供应。在20世纪60年代开始使用的1英寸直径的晶圆。在21世纪前期业界转向300mm（12英寸）直径的晶圆而现在正转向450mm（18英寸）领域。

更大直径的晶圆是由不断降低芯片成本的要求驱动的。这对晶体制备的挑战是巨大的。在晶体生长中，晶体结构和电学性能的一致性及污染问题是一个挑战。在晶圆制备、平坦性、直径控制和晶体完整性方面都是问题。更大直径意味着更大的质量，这就需要更坚固的工艺设备，并最终完全自动化。一个直径300mm的晶圆生产坯质大约是20磅（7.5kg）并会有50万美元以上的产值。

一个450mm的晶圆质量约800kg，长210cm。这些挑战和几乎每一个参数更高的工艺规格要求共存。与挑战并进和提供更大直径晶圆是芯片制造不断进步的关键。然而，转向更大直径的晶圆是昂贵和费时的。因此，随着产业进入更大直径的晶圆，一些公司仍在使用较小直径的晶圆。

半导体硅制备

半导体器件和电路在半导体材料晶圆的表层形成，半导体材料通常是硅。这些晶圆的杂质含量必须非常低，必须掺杂到指定的电阻率水平，必须是制定的晶体结构，必须是光学的平面，并达到许多机械及清洁度的规格要求。

制造集成电路级硅晶圆分4个阶段进行：

1. 矿石到高纯度气体的转变；

2. 气体到多晶的转变；

3. 多晶到单晶、掺杂晶棒的转变；

4. 晶棒到晶圆的制备。

半导体制备的第一个阶段是从泥土中选取和提纯半导体材料的原料。提纯从化学反应开始。对于硅，化学反应是从矿石到硅化物气体，例如四氟化硅或三氯硅烷。杂质，例如其他金属，留在矿石残渣里。硅化物再和氢反应生成半导体级的硅。这样的硅纯度达99.9999999%，是地球上最纯的物质之一。它有一种称为多晶或多晶硅的晶体结构。

晶体材料

材料中原子的组织结构是导致材料不同的一种方式。有些材料，例如硅和锗，原子在整个材料里重复排列成非常固定的结构，这种材料称为晶体。

原子没有固定的周期性排列的材料被称为非晶体或无定形。塑料就是无定形材料的例子。

晶体生长

半导体晶圆是从大块的半导体材料切割而来的。这种半导体材料，或称为硅锭，是从大块的具有多晶结构和未掺杂本征材料生长得来的。把多晶转变成一个大单晶，给予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，叫做晶体生长。

使用三种不同的方法来生长单晶：直拉法、液体掩盖直拉法和区熔法。

晶体和晶圆质量

半导体器件需要高度完美的晶体。但是即使使用了最成熟的技术，完美的晶体还是得不到的。不完美，就称为晶体缺陷，会产生不均匀的二氧化硅膜生长、差的外延膜沉积、晶圆里不均匀的掺杂层，以及其他问题而导致工艺问题。在完成的器件中，晶体缺陷会引起有害的电流漏出，可能阻止器件在正常电压下工作。有四类重要的晶体缺陷：

1. 点缺陷；

2. 位错；

3. 原生缺陷；

4. 杂质。

晶圆准备

晶体从单晶炉里出来以后，到最终的晶圆会经历一系列的步骤。第一步是用锯子截掉头尾。

在晶体生长过程中，整个晶体长度中直径是有偏差的。晶圆制造过程有各种各样的晶圆固定器和自动设备，需要严格的直径控制以减少晶圆翘曲和破碎。

直径滚磨是在一个无中心的滚磨机上进行的机械操作。机器滚磨晶体到合适的直径，无须用一个固定的中心点夹持晶体在车床型的滚磨机上操作。

在晶体提交到下一步晶体准备前，必须要确定晶体是否达到定向和电阻率的规格要求。

切片

用有金刚石涂层的内圆刀片把晶圆从晶体上切下来。这些刀片是中心有圆孔的薄圆钢片。圆孔的内缘是切割边缘，用金刚石涂层。内圆刀片有硬度，但不用非常厚。

这些因素可减少刀口尺寸，也就减少了一定数量的晶体被切割工艺所浪费。

对于较大直径的晶圆（大于300mm），使用线切割来保证小锥度的平整表面和最小量的刀口损失。

晶圆刻号

就像我们生产好的高铁轨道一样，每一段上都要刻好工号，以对应相应的生产人，这样来保证产品的可追溯性。

同样的，大面积的晶圆在晶圆制造工艺中有很高的价值，为了保持精确的可追溯性，区别它们和防止误操作是必须的。因而使用条形码和数字矩阵码的激光刻号来区分它们。对300mm的晶圆，使用激光点是一致认同的方法。

磨片

半导体晶圆的表面要规则，且没有切割损伤，并要完全平整。第一个要求来自于很小的尺度制造器件的表面和次表面层。它们的尺寸在0.5~2um之间。为了获得半导体器件相对尺寸的概念，想象下图的剖面和房子一样高，大概8英尺（2.4m），在该范围内，晶圆的工作层都要在顶部有1~2英寸或更小的区域。

平整度是小尺寸图案绝对必要的条件。先进的光刻工艺把所需的图案投影到晶圆表面，如果表面不平，投影将会扭曲，就像电影图像在不平的荧幕上无法聚焦一样。

平整和抛光的工艺分两步：磨片和化学机械抛光。磨片是一个传统的磨料研磨工艺，精调到半导体使用的要求。磨片的主要目的是去除切片工艺残留的表面损伤。

至此，就生产出了表面平整的晶圆。

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注册号国食药监械(进)字2008第3221243号(更)生产厂商名称(中文)

产品性能结构及组成本产品是一件式、后房型、聚甲基丙烯酸甲酯人工晶体，由具有紫外线吸收功能的聚甲基丙烯酸甲酯(UV-PMMA)材料制成，所含紫外线吸收成分为Tinuvin P，化学名称是2-(2`-羟基-5`-苄基)苯并三唑。人工晶体在紫外光谱(200-385nm)范围内的平均透过率<10%。光学形状圆形，襻结构为改良C型，光焦度范围:+8D~+30D，以0.5D递增。根据产品总直径、光学区直径和定位孔等不同，将产品分为15种规格型号。产品经环氧乙烷灭菌，一次性使用。产品适用范围适用于白内障患者白内障摘除术后的后房内植入。

注册代理北京爱尔默医药技术开发有限公司售后服务机构珠海市祥乐医药有限公司

批准日期2008.05.22有效期截止日2012.05.22

备注生产企业名称由"Ophthalmic InnovationsInternational, Inc."变更为"AAREN ScientificInc.";产品名称由"人工晶体"变更为"聚甲基丙烯酸甲酯人工晶体";售后服务机构由"珠海市晶健医疗器械有限公司"变更为"珠海市祥乐医药有限公司";国食药监械(进)字2008第3221243号"变更为"国食药监械(进)字2008第3221243号(更)",原证自发证之日起作废。变更日期2010.05.24

生产厂商名称(英文)AAREN Scientific Inc.生产厂地址(中文)4290 East Brickell, Bldg. A, Ontario, CA 91761, USA

生产场所4290 East Brickell, Bldg. A, Ontario, CA 91761, USA生产国(中文)美国

产品名称(中文)聚甲基丙烯酸甲酯人工晶体产品名称(英文)PMMA Intraocular Lens

规格型号RS-50B, RS-55B, RS-60B, RS-60B2, RS-65, RS-652, SP-60A, SP-50B, SP-50C, SP-55A, SP-55B, SP-55C, SP-65A, SP-65A2, XP-50C产品标准进口产品注册标准 YZB/USA 1629-2008《OII人工晶体》