揭秘：半导体芯片晶圆制备前期精磨切割工艺
晶圆制备
晶棒还要经过—系列加工才能形成符合半导体芯片制造要求的半导体衬底，即晶圆。硅为集成电路制造中重要的半导体材料，超过90%的集成电路芯片都是在硅片上制作而成的，因此以硅片制备为例，讲解晶圆的制备。硅单晶抛光片的制备工艺流程比较复杂，加工工序多而长，必须严格控制每道工序的加工质量，才能获得满足集成电路工艺技术要求、质量合格的硅单晶抛光片。
截断
截断，把硅棒的两端去掉，两端通常叫做籽晶端(籽晶所在的位置)和非籽晶端(与籽晶相对的另一端)，即切去单晶硅的头部和尾部后，将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度，再将其固定在滚磨机的转动轴上。
截断的主要作用有两点。
(1）硅棒的头尾部杂质含量与中间部分相差较大。
(2)头尾直径小于中部，为了后续工艺中得到相同直径的晶圆片，必须截断。
直径滚磨
由于晶体生长中直径和圆度的控制不可能很精确，所以硅棒都要长得稍大一点以进行径向研磨。由于晶圆的制造过程中有各种各样的晶圆固定器和自动设备，精确的直径控制是非常关键的。初拉出来的单晶硅尽管对外形直径有一定要求，但往往是不均匀的，不能将直径不均匀的单晶用于生产，因此先要进行研磨工艺，使单晶硅的直径达到一致的要求。在无中心的直径研磨机上进行滚磨得到精确直径的单晶硅，并且通过严格的直径控制也可以减少晶圆翘曲和破碎。
研磨机上装有金刚砂轮(或金刚刀)，可以自动调节进刀量(或切削量)。进刀量一般是从头部定到尾部，同时将冷却液喷到刀口上。经过这样的滚动摩擦处理，就可以把直径不均匀的单晶硅变得均匀一致。
磨定位面
单晶体具有各向异性的特点，必须按特定晶向进行切割，才能满足生产的需要，也不至于碎片，所以切割前应先定向。随着半导体器件和集成电路制造技术的发展，所使用的晶圆片的尺寸日益增大。若沿着解理面来分割芯片，那么解理处比较平整，且比较容易裂开，晶片的碎屑也少，从而减少了碎屑铝条的划伤和划片中管芯的损伤率。同时，大晶片在制造过程中，需经过次数不同的挟持，这会产生很大的机械应力。有了定位面以后，就可以认定某个部位去挟持，这样可以减少损伤面积。另外，在制造芯片的过程中，自动化过程越来越高，也需要有一个定位面来适合这种要求。因此单晶体经滚磨后，还要切割出一个定位面来。
定向的原理是用一束可见光或X光射向单晶棒端面，由于端面上晶向的不同，其反射的图形也不同。根据反射图像，可以校正单晶棒的晶向。
—旦晶体在切割块上定好晶向，就沿着轴滚磨出一个参考面。
在许多晶体中，边缘有第二个较小的参考面，称为次参考面，用来区别导电类型。主、次定位边的角度标识了硅片的类型。
切片
晶棒的外形处理完之后接着进行定向切片，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(切割宽度)尺寸，也就减少了一定数量的晶体被切割工艺所浪费。对于大尺寸晶圆，比如300mm直径晶圆，使用线切割来保证小锥度的平整表面和少量的刀口损失。经过这道工序后晶棒重量损耗了大约三分之一。
单晶硅在切片时，硅片的厚度、晶向、翘曲度和平行度是关键参数，需要严格控制。
晶片切片的要求是:厚度符合要求;平整度和弯曲度要小;无缺损;无裂缝;刀痕浅。
单晶硅切成硅片，通常采用内圆切片机或线切片机。内圆切片机采用高强度轧制圆环状钢板刀片，外环固定在转轮上，将刀片拉紧，环内边缘有坚硬的颗粒状金刚石，内圆切片机的外形。切片时，刀片高速旋转，速度达到1000~200Or/min。在冷却液的作用下，固定在石墨条上的单晶硅会向刀片做相对移动。这种切割方法，技术成熟，刀片稳定性好，硅片表面平整度较好，设备价格相对便宜，维修方便。但是由于刀片有一定的厚度，在250~300um左右，约有1/3的晶体硅在切片过程中会变成锯末，所以这种切片方式下晶体硅材料的损耗很大，而且内圆切片机切片的速度较慢，效率低，切片后硅片的表面损伤较大。
