晶圓（硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅芯片）

晶圓（硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅芯片）

晶圓 （硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅芯片） 次瀏覽 | 2022.10.17 10:01:40 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 晶圓硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅芯片

晶圓是指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經(jīng)過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。國內(nèi)晶圓生產(chǎn)線以 8英寸和 12 英寸為主。

晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時(shí)加工1片或多片晶圓。隨著半導(dǎo)體特征尺寸越來越小，加工及測(cè)量設(shè)備越來越先進(jìn)，使得晶圓加工出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。同時(shí)，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時(shí)，空氣中的顆粒數(shù)對(duì)晶圓加工后質(zhì)量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈的提高，顆粒數(shù)也出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

中文名

晶圓

英文名

Wafer

本質(zhì)

硅晶片

純度

99.999999999%

制造過程

晶圓是制造半導(dǎo)體芯片的基本材料，半導(dǎo)體集成電路最主要的原料是硅，因此對(duì)應(yīng)的就是硅晶圓。

硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣泛存在于巖石、砂礫中，硅晶圓的制造可以歸納為三個(gè)基本步驟：硅提煉及提純、單晶硅生長、晶圓成型。

首先是硅提純，將沙石原料放入一個(gè)溫度約為2000℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中，在高溫下，碳和沙石中的二氧化硅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（碳與氧結(jié)合，剩下硅），得到純度約為98%的純硅，又稱作冶金級(jí)硅，這對(duì)微電子器件來說不夠純，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料的電學(xué)特性對(duì)雜質(zhì)的濃度非常敏感，因此對(duì)冶金級(jí)硅進(jìn)行進(jìn)一步提純：將粉碎的冶金級(jí)硅與氣態(tài)的氯化氫進(jìn)行氯化反應(yīng)，生成液態(tài)的硅烷，然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝，得到了高純度的多晶硅，其純度高達(dá)99.999999999%，成為電子級(jí)硅。

接下來是單晶硅生長，最常用的方法叫直拉法。如下圖所示，高純度的多晶硅放在石英坩堝中，并用外面圍繞著的石墨加熱器不斷加熱，溫度維持在大約1400℃，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶硅熔化，同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生不需要的化學(xué)反應(yīng)。為了形成單晶硅，還需要控制晶體的方向：坩堝帶著多晶硅熔化物在旋轉(zhuǎn)，把一顆籽晶浸入其中，并且由拉制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。熔化的多晶硅會(huì)粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去。因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的，在其被拉出和冷卻后就生長成了與籽晶內(nèi)部晶格方向相同的單晶硅棒。用直拉法生長后，單晶棒將按適當(dāng)?shù)某叽邕M(jìn)行切割，然后進(jìn)行研磨，將凹凸的切痕磨掉，再用化學(xué)機(jī)械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡，晶圓片制造就完成了。

單晶硅棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉(zhuǎn)速度決定的，一般來說，上拉速率越慢，生長的單晶硅棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關(guān)，雖然半導(dǎo)體器件的制備只在晶圓的頂部幾微米的范圍內(nèi)完成，但是晶圓的厚度一般要達(dá)到1mm，才能保證足夠的機(jī)械應(yīng)力支撐，因此晶圓的厚度會(huì)隨直徑的增長而增長。

晶圓制造廠把這些多晶硅融解，再在融液里種入籽晶，然后將其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一顆晶面取向確定的籽晶在熔融態(tài)的硅原料中逐漸生成，此過程稱為“長晶”。硅晶棒再經(jīng)過切段，滾磨，切片，倒角，拋光，激光刻，包裝后，即成為集成電路工廠的基本原料——硅晶圓片，這就是“晶圓”。

性能參數(shù)

硅晶圓和硅太陽能電池分別是半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體器件的典型代表。半導(dǎo)體特性參數(shù)衡量和表征材料及其器件的性能。由于載流子是半導(dǎo)體材料及器件的功能載體，載流子移動(dòng)形成電流及電場(chǎng)，同時(shí)載流子具有發(fā)光、熱輻射等特性，因此載流子參數(shù)是表征半導(dǎo)體材料及器件載流子輸運(yùn)特性的基礎(chǔ)，即載流子參數(shù)是硅晶圓和硅太陽能電池特性參數(shù)的重要組成部分。當(dāng)硅晶圓經(jīng)過加工、制造形成硅太陽能電池后，由于 pn 結(jié)和費(fèi)米能級(jí)的差異，導(dǎo)致載流子分離形成電壓，進(jìn)而有飽和電流、填充因子和光電轉(zhuǎn)化效率等電性能參數(shù)直觀反映并影響太陽能電池伏安特性。綜上分析，硅晶圓的主要特性參數(shù)包括載流子參數(shù)。

載流子分為多數(shù)載流子和少數(shù)載流子，包括電子和空穴。載流子擴(kuò)散和漂移形成電流構(gòu)成半導(dǎo)體器件傳遞信息的基礎(chǔ)。載流子輸運(yùn)參數(shù)是描述載流子運(yùn)動(dòng)和濃度的基本參數(shù)，主要包括載流子壽命、擴(kuò)散系數(shù)及前、后表面復(fù)合速率等。這些參數(shù)直接反映了半導(dǎo)體材料的物理特性和電學(xué)性能，影響載流子濃度、遷移率；摻雜濃度是決定載流子濃度另一重要參數(shù)，影響材料電阻率和載流子壽命等參數(shù)，決定器件性能。

載流子濃度

多數(shù)半導(dǎo)體器件為少數(shù)載流子器件，如硅太陽能電池。本文后續(xù)提到的載流子參數(shù)均為少數(shù)載流子參數(shù)。半導(dǎo)體在熱平衡狀態(tài)下，空穴和電子濃度相等，此時(shí)為穩(wěn)態(tài)；當(dāng)受到外部激勵(lì)（光、電、熱等能量激勵(lì)）時(shí)，半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)，電子和空穴均增加，形成過剩載流子。載流子壽命（lifetime），是指過剩載流子平均存在時(shí)間，載流子濃度滿足指數(shù)衰減規(guī)律。

載流子壽命

載流子壽命根據(jù)載流子復(fù)合類型可分為輻射復(fù)合壽命、俄歇復(fù)合壽命以及Shockley-Read-Hal（SRH）復(fù)合壽命。載流子壽命是反映材料和器件缺陷濃度的重要參數(shù)，也是衡量器件開關(guān)速度、電流增益、電壓等特性的重要指標(biāo)，同時(shí)對(duì)半導(dǎo)體激光器、光電探測(cè)器以及太陽能電池等光電子器件的電光和光電轉(zhuǎn)化效率起到重要作用。

表面復(fù)合速率

載流子既在材料體內(nèi)發(fā)生復(fù)合也在表面發(fā)生復(fù)合。表面復(fù)合壽命或表面復(fù)合速率（Surface recombination velocity，s）是描述載流子在表面復(fù)合快慢的物理量。表面復(fù)合壽命越大說明表面復(fù)合速率越低，反之，表面復(fù)合速率越高。表面粗糙度、表面懸掛鍵等表面物理性質(zhì)和狀態(tài)是影響表面復(fù)合速率的關(guān)鍵。表面復(fù)合速率是表征材料的表面質(zhì)量的重要性能參數(shù)。

有效壽命

載流子有效壽命是將體壽命和表面復(fù)合壽命綜合的參數(shù)，是特定樣件載流子整體壽命的表征。目前大多數(shù)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)的載流子壽命為載流子有效壽命，無法將體壽命和表面復(fù)合速率分離，因此很難逐一分析表面處理工藝、體內(nèi)缺陷和摻雜等過程對(duì)硅晶圓和太陽能電池性能的影響。

擴(kuò)散系數(shù)

擴(kuò)散系數(shù)（Diffusion coefficient，D）是表征在單位時(shí)間單位面積上，載流子通過界面快慢的物理量。擴(kuò)散系數(shù)和載流子壽命共同決定載流子擴(kuò)散長度（Diffusion length），擴(kuò)散長度是評(píng)價(jià)材料性能的典型參數(shù)，載流子擴(kuò)散長度越長材料質(zhì)量越好；對(duì)于太陽能電池來說，載流子擴(kuò)散長度越長載流子分離和收集效率越好、光電轉(zhuǎn)化效率越高。

摻雜

摻雜是形成功能半導(dǎo)體的必要環(huán)節(jié)，摻雜濃度對(duì)電阻率和載流子輸運(yùn)參數(shù)有著重要影響。本征半導(dǎo)體，即不摻雜半導(dǎo)體，常溫時(shí)電阻率非常高，隨著摻雜濃度增加，電阻率降低，載流子壽命和擴(kuò)散長度逐漸降低。

晶圓重點(diǎn)制造過程

拋光過程

隨著集成電路(Integrated circuit,IC)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片特征尺寸越來越小，互連層數(shù)越來越多，晶圓直徑也不斷增大。要實(shí)現(xiàn)多層布線，晶圓表面必須具有極高的平整度、光滑度和潔凈度，而化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical mechanical polishing, CMP)是目前最有效的晶圓平坦化技術(shù)，它與光刻、刻蝕、離子注入、PVD / CVD 一起被稱為 IC 制造最核心的五大關(guān)鍵技術(shù)。

CMP 裝備主要由拋光頭、拋光盤、修整器、拋光液輸送系統(tǒng)等部分組成，而拋光頭及其壓力控制系統(tǒng)是其中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的部件，是 CMP 技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)平坦化的基礎(chǔ)和核心。目前國外最先進(jìn)的 300 mm 晶圓拋光頭采用氣壓方式加載，具有分區(qū)壓力、真空吸附、浮動(dòng)保持環(huán)及自適應(yīng)等功能，十分復(fù)雜。隨著特征尺寸不斷減小和晶圓直徑不斷增加，對(duì) CMP 表面質(zhì)量的要求也越來越高，傳統(tǒng)的單區(qū)壓力拋光頭已無法滿足要求。如果拋光頭能夠?qū)⒕A分成多個(gè)區(qū)域進(jìn)行加載，通過改變施加壓力的大小就可以控制不同區(qū)域的材料去除率。當(dāng)前國際上高端300 mm晶圓CMP 裝備的拋光頭通常具有三個(gè)壓力分區(qū)。此外，在 45 nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)及以下，目前的 CMP 裝備(拋光壓力>6.985 kPa)極易造成 Low-k 材料的斷裂、劃傷以及 Low-k 介質(zhì)/銅界面剝離等問題，超低壓力 CMP(<3.448 kPa)將是未來 CMP 裝備和技術(shù)的主要發(fā)展方向。

在 CMP 過程中拋光頭主要起以下作用：①對(duì)晶圓施加壓力；② 帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩；③ 保證晶圓與拋光墊始終貼合良好，不掉片、碎片。此外，在高端 CMP 裝備中拋光頭最好能在不借助外界條件的情況下依靠自身結(jié)構(gòu)夾持晶圓，以提高生產(chǎn)效率。

分區(qū)壓力拋光頭是衡量 CMP 裝備技術(shù)水平高低的重要因素。其核心思想來自 Preston 模型，根據(jù)該模型。根據(jù) CHEN 等的研究，拋光頭的分區(qū)數(shù)量越多，對(duì)材料去除率的調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。但分區(qū)數(shù)量越多意味著其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、研發(fā)難度更大。拋光頭各區(qū)尺寸劃分并無具體要求，即可等分，又可根據(jù)拋光頭的內(nèi)部實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。

為防止晶圓在旋轉(zhuǎn)過程中被甩出，拋光頭必須具有保持環(huán)結(jié)構(gòu)。在 CMP 技術(shù)的發(fā)展歷程中出現(xiàn)過兩種保持環(huán)：固定保持環(huán)和浮動(dòng)保持環(huán)。由于固定保持環(huán)無法避免邊緣效應(yīng)，目前的主流 CMP 裝備均采用了浮動(dòng)保持環(huán)，通過對(duì)浮動(dòng)保持環(huán)施加不同的壓力可以調(diào)節(jié)晶圓與拋光墊的接觸狀態(tài)，從而有效改善邊緣效應(yīng)。

由于保持環(huán)與拋光墊緊密貼合，必須在保持環(huán)底部設(shè)計(jì)一系列溝槽以引導(dǎo)拋光液順利進(jìn)入晶圓/拋光墊界面。此外，為提高壽命，保持環(huán)需選擇高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨損的聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide, PPS) 或 聚 醚 醚 酮 (Polyetheretherketone, PEEK)等材料。

前面提到拋光頭很重要的一個(gè)功能是夾持晶圓，實(shí)現(xiàn)晶圓在裝卸工位與拋光工位之間的快速、可靠傳輸。在 CMP 技術(shù)的發(fā)展歷程中出現(xiàn)過機(jī)械夾持、石蠟粘接、真空吸盤等多種夾持方式，但以上方式在效率、可靠性、潔凈度等方面已無法滿足高端 CMP 裝備的要求。 多區(qū)拋光頭采用真空吸附方法夾持晶圓，基本原理如圖2所示。首先對(duì)多區(qū)氣囊施加正壓，將氣囊與晶圓之間的空氣擠出，然后利用氣囊不同分區(qū)的正、負(fù)壓組合控制，在氣囊和晶圓之間形成負(fù)壓區(qū)，將晶圓牢固地吸附在拋光頭上。該方法充分利用了拋光頭自身的多區(qū)氣囊結(jié)構(gòu)，具有快速、可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

壓力控制系統(tǒng)通過氣壓方式對(duì)拋光頭進(jìn)行壓力控制，其主要功能有：① 對(duì)晶圓和保持環(huán)進(jìn)行壓力加載；② 對(duì)拋光頭抽負(fù)壓以夾持晶圓；③ 檢測(cè)各腔室是否漏氣。 多區(qū)拋光頭的壓力控制原理如圖3所示。拋光頭氣路的主要元件有氣源、減壓閥、電氣比例閥、真空發(fā)生器、真空調(diào)壓閥、兩位三通閥、兩位兩通閥以及壓力傳感器等。拋光頭共有五個(gè)壓力腔室(Z1～Z5)，每個(gè)腔室都具有施加正壓、抽負(fù)壓、通大氣和泄漏檢測(cè)等功能，其中正壓采用全閉環(huán)控制。

分層劃片過程

硅片劃片方法主要有金剛石砂輪劃片、激光劃片。激光劃片是利用高能激光束聚焦產(chǎn)生的高溫使照射局部范圍內(nèi)的硅材料瞬間氣化，完成硅片分離，但高溫會(huì)使切縫周圍產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致硅片邊緣崩裂，且只適合薄晶圓的劃片。超薄金剛石砂輪劃片，由于劃切產(chǎn)生的切削力小，且劃切成本低，是目前應(yīng)用最廣泛的劃片工藝。

由于硅片的脆硬特性，劃片過程容易產(chǎn)生崩邊、微裂紋、分層等缺陷，直接影響硅片的機(jī)械性能。同時(shí)，由于硅片硬度高、韌性低、導(dǎo)熱系數(shù)低，劃片過程產(chǎn)生的摩擦熱難于快速傳導(dǎo)出去，易造成刀片中的金剛石顆粒碳化及熱破裂，使刀具磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響劃切質(zhì)量。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)硅片劃片技術(shù)做了大量的研究。張紅春等通過建立振動(dòng)量與劃切工藝參數(shù)之間的回歸方程，采用遺傳學(xué)算法得出對(duì)應(yīng)小振動(dòng)量下的最佳工藝參數(shù)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了最佳工藝參數(shù)組合可以有效降低主軸振動(dòng)量，得到更好的劃切效果。李振材等研究發(fā)現(xiàn)采用超聲振動(dòng)輔助劃片產(chǎn)生的鋸切力比無超聲輔助的單晶硅劃片產(chǎn)生的鋸切力小，并通過硅片劃片試驗(yàn)驗(yàn)證了超聲振動(dòng)降低鋸切力可以抑制硅片的崩邊。日本 Disco 公司針對(duì) low-K 介質(zhì)硅晶圓難以使用普通金剛石刀片進(jìn)行劃切加工的問題，開發(fā)一種激光開槽加工工藝，即先在劃切道內(nèi)開2 條細(xì)槽，再使用刀片在兩條細(xì)槽之間實(shí)施全劃片加工，通過該項(xiàng)工藝能夠提高生產(chǎn)效率，減小崩邊、分層等不良因素造成的質(zhì)量缺陷。復(fù)旦大學(xué)陸雄等采用先激光開槽后機(jī)械刀片劃片工藝劃切 low-k 介質(zhì)硅晶圓材料，相比于直接刀片劃片，芯片結(jié)構(gòu)完整且無金屬層脫落、翻起現(xiàn)象，但工藝過程繁瑣，劃片成本高。Yu Zhang 等發(fā)現(xiàn)通過提高刀片旋轉(zhuǎn)過程的阻尼比，一定程度上可降低刀具高速旋轉(zhuǎn)過程中的振動(dòng)現(xiàn)象，從而提高開槽性能，減小崩邊尺寸，但是沒有進(jìn)行深入研究。

單次劃片，即一次完全劃切硅片，劃片深度到UV 膜厚度 1/2 的位置，如圖4所示。該方法工藝過程簡(jiǎn)單，適合超薄材料劃片，但在劃片過程中刀具磨損嚴(yán)重，劃片刀邊緣易產(chǎn)生崩邊、微裂紋，切縫邊緣表面形貌差。

分層劃片工藝，如圖5所示。根據(jù)劃片材料的厚度，在劃片深度方向采用分層進(jìn)給的方式進(jìn)行劃片。首先進(jìn)行開槽劃片，采用比較小的進(jìn)給深度，以保證刀具受力小，降低刀具磨損，減小劃片刀崩邊，然后再劃片到 UV 膜厚度 1/2 的位置。

檢測(cè)技術(shù)

半導(dǎo)體工業(yè)對(duì)于晶圓表面缺陷檢測(cè)的要求，一般是要求高效準(zhǔn)確，能夠捕捉有效缺陷，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。較為普遍的表面檢測(cè)技術(shù)主要可以分為兩大類：針接觸法和非接觸法，接觸法以針觸法為代表；非接觸法又可以分為原子力法和光學(xué)法。在具體使用時(shí)，又可以分為成像的和非成像的。

針觸法顧名思義是通過觸針與被檢材料的接觸來進(jìn)行檢測(cè)，是制造業(yè)中比較早的表面檢測(cè)方法。被測(cè)表面的形狀輪廓信息是通過觸針傳遞給傳感器的，所以觸針的大小和形狀就顯得尤其重要。按照針觸法的檢測(cè)原理，針尖的半徑趨近于 0才有可能檢測(cè)到被測(cè)物真實(shí)的輪廓。但是觸針的針尖越細(xì)，被測(cè)表面產(chǎn)生的壓力也會(huì)越大，觸針容易受到磨損，劃傷被測(cè)物表面。對(duì)于鍍膜表層和軟質(zhì)金屬，接觸式檢測(cè)容易損傷被測(cè)樣品表層，一般是不可使用的。

1981 年 Binnig 和 Rohrer 等發(fā)明了掃描隧道顯微鏡(STM)。STM 的利用量子隧道效應(yīng)，針尖和被測(cè)物體表面作為兩極。用極細(xì)的針尖去接近樣品表面，當(dāng)距離很近的時(shí)候，形成隧道結(jié)。針尖與樣品表面的距離保持恒定，使針尖在樣品的表面進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，將針尖感覺到的原子高度傳入計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過后期處理就得到被測(cè)物品表面的三維形貌。 由于 STM 的使用有其局限性，Binnig 等人在 STM 基礎(chǔ)上又研制了原子力顯微鏡(AFM)。AFM 檢測(cè)針尖和試件之間的吸引或排斥力，所以可用于導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。

掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOM)是利用被測(cè)樣品表面附近近光場(chǎng)的特性，來探測(cè)其表面形貌。其分辨率可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)顯微鏡分辨率的限制(λ/2)。

目前半導(dǎo)體工業(yè)中常用的成像檢測(cè)方法主要包括自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)、X 射線檢測(cè)、電子束檢測(cè)等。掃描電子顯微鏡(SEM)是 1965 年發(fā)明的顯微物體研究工具。SEM是用電子束去掃描樣品，造成樣品的二次電子發(fā)射，二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像。這種圖像是逐點(diǎn)成像放大，有一定的順序。SEM 的優(yōu)點(diǎn)是分辨率極高。

X 射線無損檢測(cè)技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)器件內(nèi)部連線進(jìn)行高分辨率檢測(cè)。安捷倫的市場(chǎng)占有率較高，典型產(chǎn)品有 5DX 系統(tǒng)。

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)技術(shù)是一種基于光學(xué)原理的檢測(cè)技術(shù)，它通過精密儀器平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、圖像采集裝置結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)樣品表面的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度較快。AOI 設(shè)備是近幾年在國內(nèi)發(fā)展比較迅速，算得上比較有市場(chǎng)潛力。AOI 技術(shù)是通過 CCD 或 CMOS 傳感器獲得圖像，模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過數(shù)字圖像處理，將其與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比。

缺陷和成因

晶圓分為無圖案晶圓（Bare Wafer）和圖案晶圓（Patterned wafer），如圖6所示。考慮兩種晶圓的缺陷類型的出發(fā)點(diǎn)有些不同。晶圓表面的缺陷類型很多，既有可能是工藝產(chǎn)生也有可能材質(zhì)本身的缺陷。采用不同的缺陷檢測(cè)方式，可能會(huì)對(duì)缺陷進(jìn)行不同的劃分。綜合考慮缺陷的物理屬性和后面缺陷檢測(cè)算法的針對(duì)性，缺陷可以簡(jiǎn)單地分為表面冗余物（顆粒，污染物等），晶體缺陷（滑移線缺陷，堆垛層錯(cuò)），劃痕，圖案缺陷（針對(duì)圖案晶圓）。

表面冗余物

晶圓表面的冗余物種類比較多，小到幾十納米的微小顆粒，大到幾百微米的灰塵，以及前一個(gè)工序留下的表面殘留物。顆粒是可能引入的工序有刻蝕、拋光、清洗等。冗余物缺陷主要來自于生產(chǎn)加工中晶圓表面的灰塵、空氣純凈度未到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)以及加工過程中化學(xué)試劑等。這些顆粒在光刻時(shí)會(huì)遮擋光線，造成集成電路結(jié)構(gòu)上的缺陷，污染物可能會(huì)附著在晶圓表面，造成圖案的不完整，影響芯片的電氣特性，如圖7所示。[1]

晶體缺陷

滑移線缺陷是也是一種常見的缺陷，它是由晶體生長時(shí)的加熱不均造成的，他通常在晶圓的外圍邊緣處，形成一條條水平的細(xì)小直線。由于滑移線的尺寸相對(duì)比較大，可以通過人工觀測(cè)的形式辨認(rèn)。如圖8所示。

堆垛層錯(cuò)(Stacking Fault)也是可以在外延層中發(fā)現(xiàn)的缺陷，一般是由于晶體結(jié)構(gòu)中密排面的正常堆垛順序遭到了破壞，其尺寸通常在微米級(jí)別。如圖所示。

機(jī)械損傷

機(jī)械損傷一般指晶圓表面因?yàn)閽伖饣蛘咔衅斐傻膭澓郏话闶怯苫瘜W(xué)機(jī)械研磨（CMP）造成的，成弧狀，也有可能是非連續(xù)點(diǎn)狀分布，如圖10所示。這種損傷有大有小，通常會(huì)影響晶圓電路的連通性，是比較嚴(yán)重地缺陷。這種缺陷是可以糾正的，有可能是機(jī)械的操作不當(dāng)。

參考資料