半导体行业的温度控制解决方案（一）—— 晶圆制造中的精准温控

半导体工业的温度控制解决方案

在现代，半导体是开发智能手机、计算机、电动汽车、可再生能源和人工智能等技术的基础，将在未来承担决定性的角色。

为了满足对精度和效率的最高要求，温度控制在半导体生产工艺中起着决定性的作用。LAUDA 可以为半导体工业提供一系列创新的温度控制解决方案，帮助克服芯片制造中面临的挑战。

系列一：晶圆制造中的精准温控

晶圆：半导体制造的核心

晶圆是现代电子技术的基础。这些由高纯度半导体材料（如，硅）制成的薄片，是制作微型芯片的基础。晶圆的质量和纯度，决定了芯片的性能。

直拉单晶制造工艺（Czochralski，Cz法）

Czochralski 法（直拉法）是半导体工业中用于生长高纯度单晶硅（或其他单晶材料）的核心工艺。该方法由波兰科学家 Jan Czochralski 于 1916 年发明，通过晶体提拉从熔融材料中生长出单晶。

在直拉工艺中，籽晶轴会以每分钟 0.5 - 2 mm 的可控速度向上拉伸，在提拉的过程中，由于温度呈梯度下降，熔融硅会在 1410 - 1420 °C 时（低于硅的熔点），在相变界面凝固成固态硅。通过精确控制拉伸的速度和温度，生长出的晶体可达到所需的直径。整个拉伸过程需要恒定的温度控制，可能需要长达三天的时间。

在此工艺中，水作为温控介质，对生长炉进行冷却，LAUDA 可以精确控制晶体生长中的冷却速度，帮助客户最大限度地减少晶体缺陷，提高硅锭质量。同时，LAUDA 循环冷水机的可靠性对整个工艺至关重要，我们的 TCU 组件在设计上即有较长的使用寿命，可以在更长的时间内连续不间断运行。

晶圆研磨和抛光工艺

晶圆表面的不规则和损伤，会影响其导电性。通过研磨和抛光工艺，可以除去这些表面缺陷。

由于抛光过程会产生热量，而温度波动会影响晶圆的瑕疵去除率，因此必须保持研磨垫和晶圆的接触界面的温度恒定，这可以通过控制研磨轮的温度来实现。

在晶圆研磨和抛光中，精密的温度控制技术可以防止热应力对晶圆造成损伤，确保材料属性的一致。

外延工艺

外延是一种将新材料层添加到单晶衬底上的沉积过程。新的材料层必须和单晶衬底贴合。

沉积过程中的精准温度控制，可以减少沉积层的缺陷，保持晶体结构。

LAUDA 二次回路系统可以提供精确沉积所需要的温度控制工具。

更多半导体工艺的温度控制

半导体制造是人类工业文明中精密程度最高的系统性工程之一，其工艺流程涉及数百道复杂工序。从硅晶圆制备、光刻显影到薄膜沉积、离子注入，每个环节都需要在原子级别的精度上进行控制，其中温度参数的调控堪称整个制造过程的生命线。在接下来的系列文章中，我们将逐层揭开半导体制造的温度密码，解析精准温控背后的工程智慧。