芯片|苹果华为都在搞胶水芯片,这事得怪晶圆太圆了( 二 )


到了这一步 , 其实就是要生产正儿八经的晶圆了 。
目前行业里常用的工艺叫做柴可拉斯基法 , 也有个非常形象通俗的名字 —— 直拉法 , 市场占比约为 95 % 。 咱们常见的逻辑芯片 , 存储芯片基本都是用这个方法生产出来的 。
其中具体发生的具体变化 , 咱们可以在这张图中看个大概 。

首先是将刚才得到的多晶硅放在石英中加热至熔融状态 , 然后再植入一颗单晶硅 “ 种子 ” 。
这融化的硅溶液一碰到单晶硅种子 , 就可以在硅种子的尾部开始有序生长 。
通过控制旋转的速度 , 和提拉的速率 , 我们就能得到不同宽度 , 不同长度的圆柱形单晶硅棒 。
注意了!是旋转!

还是没什么概念的小伙伴 , 咱们想象一下路边的棉花糖摊 。
拉晶棒的过程就和转棉花糖的起手式差不多 。

也就是说 , 目前主流的单晶硅生产工艺 , 决定了硅棒大概率得是圆形 。 反正我是没见过方形的棉花糖 。
至于再往后 , 就是把晶棒掐头去尾 , 侧边打磨光滑 。
然后再像切香肠一样一点点切片 , 一张张晶圆的原材料 , 硅片就诞生了 。

>/ 切完了 , 但是还没结束?
其实到了这一步 , 关于晶圆形状的问题也没定死 。
因为虽然直拉法是主流的单晶硅制造方案 , 但其实在它之外 , 也还有区熔法等方案 , 方形晶棒从理论上来说也还是有可能的 。
但是为什么一定要用圆形?其实问题还要牵扯到更后续的设计工艺上来 。

在我们抛光打磨完切片的硅片之后 , 为了正式光刻 , 还需要在上面涂抹光刻胶 。
一般来说 , 光胶膜厚度在 0.5 ~ 1.5 um 不等 , 而均匀性必须要在正负 0.01 um 内才行 。
这个精度 , 肯定不能靠我们手工来解决的 。。。

现在行业里常用的方案是 “ 甩胶 ”。 即在中心处加入光刻胶 , 然后旋转晶圆片 。
然后通过不断的控制转速来将胶质甩开 , 最终我们就可以得到均匀平层的光刻胶 。

也就是说吧 , 如果咱把硅片做成方形再旋转的话 , 可能就是有的角落胶水堆积比较多 , 有的角落光刻胶就少了 。
边角的均匀性一下子就大打折扣了 , 即使变成了方形 , 可边角这部分可能到最后还是得扔 。。。
而且吧 , 除了光刻胶的问题 , 还有个更要命的事 。
那就是在大家的 “约定俗成” 下 , 圆形硅片早就是行业标准了 。
对应的光刻机、自动产线等等 , 都是基于“ 晶圆 ”的这个前提去设计的 。

假如说现在有谁想整个方形的晶棒 , 他不仅仅要面对“拉出方形晶棒”的问题 , 还得把整个后续的产线重新翻新设计一番 。
所以 , 晶圆可不可以做成方形的呢?可以 , 但不值 。
>/ 严格来说 , 这并不浪费
照这么看 , 晶圆上那些 “ 浪费 ” 的区域看来是不得不存在了 。
但是咱就是说 , 有没有一种可能 , 这个 “ 浪费 ” 的概念是咱们先入为主了 。
有没有可能 , 晶圆的边缘部分 , 本身就应该被浪费掉呢?
其实啊是这么回事 , 在硅片生产的切割 , 倒角 , 打磨等一系列的过程中 , 硅片的边缘会积累下不少的边缘应力 。
这就导致了 , 晶圆边缘的结构是相对脆弱的 。
就算是把边缘区域都利用了起来做芯片 , 良品率也不太能得到保证 。

所以说吧 。。。 别看晶圆做圆形 , 芯片做成方形 。
但是某种意义上来讲 , 这两对组合还是非常般配的 。
不过当然了 , 即使这么解释了一番 , 晶圆边缘内侧的区域也还是确确实实存在着一些浪费 —— 只不过浪费的区域没咱们想象的那么大了 。