半导体晶圆的制造及步骤

2021-08-10 09:46:39

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半导体晶圆的制造有以下步骤:

长晶棒分为直拉法(CZ)和区熔法(FZ)。由于熔融多晶材料会直接接触应时坩埚，应时坩埚中的杂质会污染熔融多晶。直拉法单晶碳氧含量高，杂质缺陷多，但成本低，适合拉伸大直径(300mm)的硅片，是目前主要的半导体硅片材料。区域熔融法拉制的单晶，由于多晶原料不与石英坩埚接触，内部缺陷少，碳氧含量低，但价格昂贵，成本高，适用于大功率设备及某些高端产品。

2)切片。拉出的单晶硅棒需要去除头部和尾部材料，然后滚磨成所需的直径，切成平边或V槽，然后切成薄硅片。现采用金刚线切割技术，效率高，硅片翘曲度高，弯曲度好。一些特殊的异形片会用内圆切割。

3)研磨：切片后需要通过研磨除去损坏的切面层，保证硅片表面质量，大概去除50um左右。

4)腐蚀：腐蚀是为了进一步除去因切割和研磨引起的破坏层，为下一步的抛光工艺作准备。腐蚀通常有硷腐蚀和酸腐蚀，目前由于环保因素，大多数都采用硷腐蚀。腐蚀性去除量可达30-40um，表面粗糙度也可达微米级。

5)抛光：抛光是硅片生产的一种重要工艺，抛光是通过CMP(ChemicalMechanicalPolished)技术来进一步改善硅片的表面质量，使之达到通常Ra<5A的生产要求。

6)清洗包装：由于集成电路的线宽越来越小，所以对提高粒度指标的要求也越来越高，清洗包装也是硅片生产中的一道重要工艺，通过微波微波清洗，可以洗净附着在硅片表面的微粒，达到微晶片表面要求的微粒度指标，从而使硅片表面清洁度达到集成电路的要求。

目前的半导体材料都是单晶硅来制作，半导体晶圆的纯度要求是要达9N以上（99.9999999%），区熔单晶硅Z高可达到11N（99.999999999%）。通常采用直拉法(CZ)和区熔法(FZ)长晶，其晶向由晶种决定。半导体的材料主要是单晶硅，占据半导体材料市场的90%以上，是集成电路的基础材料。