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晶圆盒为什么只装25片晶圆?
来源: | 作者:晶越 | 发布时间: 140天前 | 579 次浏览 | 分享到:

一盒晶圆为啥是25片?厂家表示:从工艺参数进行大量实验研究表明,当FOUP是25片时工作效率最高,所以半导体行业标准SEMI E1.9-用于运输和存储300毫米晶圆的盒的机械规范也这么规定。

现在一些12英寸FAB一个foup里只放24片产品片(比如三星)。24片一批的主要原因是asml光刻机的stage是两个,为了overlay更优,强制单数片在stage1上曝光,双数片在stage2上曝光。如果25片一批,前面lot第25片和后面lot第1片都是单数,会造成光刻机stage浪费交换一次的时间。

那为什么最后是25片呢?晶圆盒装载25片晶圆是由于以下几个主要原因:

  • 优化生产效率和设备利用率。

  • 确保重量和体积在可管理的范围内。

  • 符合自动化处理和搬运的要求。

  • 满足行业标准和历史惯例。

这种设计平衡了生产、处理、搬运和经济性等各方面的需求,使得12英寸晶圆制造过程既高效又可靠。以下详细解释

  1.  晶圆尺寸与承载能力

  • 晶圆尺寸:12英寸晶圆的直径约为300毫米。

  • 晶圆的厚度:大约为0.775毫米。

2. FOUP的设计标准

  • 尺寸和重量:FOUP需要在尺寸和重量之间找到平衡,以便于搬运和运输。

3. 工艺和效率考虑

  • 标准化:12英寸晶圆制造工艺已广泛标准化,25片晶圆作为一个批次处理可以优化生产效率和设备利用率。

  • 自动化处理:FOUP设计为25片晶圆容量,使得自动化设备可以高效地处理这些批次,从而提高生产效率。

  • 装载和搬运便利性:25片晶圆的重量在一个合理范围内,便于机器人或工人搬运,同时不会超出机械设备的承载能力。

4. 经济性和可靠性

  • 设备兼容性:大多数制造设备(如曝光机、刻蚀机等)都设计成能处理25片晶圆的批次,这样可以最大限度地利用设备,提高生产效率。

  • 稳定性和安全性:装载25片晶圆的FOUP在搬运过程中具有良好的稳定性,减少了晶圆在搬运过程中损坏的风险。

5. 历史原因和行业惯例

  • 行业惯例:从历史上看,晶圆制造行业逐步从较小尺寸晶圆(如6英寸、8英寸)过渡到12英寸晶圆。在这个过程中,25片的批次成为行业标准,以便在不同晶圆尺寸之间保持一定的连续性和可预见性。

  • 技术标准:SEMI(国际半导体设备和材料协会)制定了相关标准,规定FOUP的设计和使用规范,25片装载的设计符合这些标准,并在全球广泛采用。

为什么晶圆是圆形的?


因为制作工艺决定了它是圆形的。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。如下图:


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然后硅锭再经过金刚线切割变成硅片:


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单晶直拉法工艺中的旋转提拉决定了硅锭的圆柱型,从而决定晶圆是圆形的。


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晶圆是圆形的优势:


1、晶圆的圆形形状可以提供均匀的电子器件性能


在半导体工艺中,晶圆将被切割成小片,每个小片都会成为一个芯片。如果晶圆是圆形的,那么切割出来的芯片也会具有相似的形状和尺寸,从而保证了芯片之间的一致性和可靠性。



2、制造工艺也依赖于晶圆的圆形形状


在制造过程中,晶圆需要经历多个步骤,包括沉积、光刻、蚀刻等。这些步骤通常是基于旋转运动进行的,而圆形晶圆的旋转运动更加稳定和均匀,有利于保持制造过程的准确性和一致性。



3、晶圆的圆形形状还有助于提高材料利用率
圆形晶圆可以通过优化布局来最大限度地减少材料浪费,并提高生产效率。