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半导体晶圆的制造及步骤

2021-08-10 09:46:39

半导体晶圆的制造有以下步骤:

  1. 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。

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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。

半导体材料2.jpg半导体设备耗材

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。

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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。


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