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文檔簡介

3 1硅晶圓的制備工藝 硅作為集成電路半導體材料的主要原因 1 硅含量豐富 占地殼27 2 硅提純和結晶方便 3 在常溫下它的化學性質穩(wěn)定 不溶于單一的強酸 4 硅的器件工作溫度高 能達250 5 硅的表面能形成牢固致密的SiO2膜 SiO2能充當電容的電介質 擴散的隔離層 器件表面的保護層 使器件的穩(wěn)定性提高 1 多晶硅原料2 單晶硅制備3 切割4 研磨5 評估 硅晶圓的制備工藝主要分五個階段 粗硅 1 多晶硅原料 地球中硅以硅砂 SiO2 狀態(tài)存在 還原爐SiO2 s 十2C s Si s 十2CO g 純化 99 999999999 化學法 化學法純化 西門子式多晶硅工藝 鹽酸法 粗硅與干燥氯化氫在200 以上反應Si十3HCl SiHCl3 L H2 g 實際反應極復雜 精餾 將SiHCl3置于蒸餾塔中利用雜質和SiHCl3沸點不同用精餾的方法分離提純 反應得到的多晶Si還不能直接用于生產(chǎn)電子元器件 必須將它制成單晶體 分解 將精餾過的SiHCl3置于CVD反應爐中用高純氫氣還原得到多晶硅SiHCl3十H2 Si十3HCl 直拉法 Czochralski法 單晶生長晶體主流生長技術 2 單晶硅制備 晶體和坩鍋彼此是相互反向運動 引晶 通過電阻加熱 將裝在石英坩堝中的多晶硅熔化 并保持略高于硅熔點的溫度 2 將籽晶浸入熔體 然后以一定速度向上提拉籽晶并同時旋轉引出晶體 直拉法基本過程 3 等徑生長 根據(jù)熔體和單晶爐情況 控制晶體等徑生長到所需長度 4 收尾 直徑逐漸縮小 離開熔體 5 降溫 降級溫度 取出晶體 待后續(xù)加工 晶體生長最大速度 與晶體中的縱向溫度梯度 晶體的熱導率 晶體密度等有關 溫度梯度 提高晶體中的溫度梯度 可以提高晶體生長速度 但溫度梯度太大 將在晶體中產(chǎn)生較大的熱應力 會導致位錯等晶體缺陷的形成 甚至會使晶體產(chǎn)生裂紋 熔體中的對流 晶體和坩鍋彼此是相互反向運動 相反旋轉的晶體和坩堝產(chǎn)生對流 反向旋轉速度相差越大 對流強烈 所生長的晶體的直徑越大 但對流越強烈 會造成熔體中溫度波動 從而導致晶體中的雜質分布不均勻 晶體的轉動速度一般比坩鍋快1 3倍 有利于在固液界面下方形成一個相對穩(wěn)定的區(qū)域 有利于晶體穩(wěn)定生長 一支85公分長 重76 6公斤的8寸硅晶棒 約需2天半時間長成 4

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