集电作业-硅片制备讲义.ppt

集成电路工程之---- 硅片制备 主讲人：杨会山 学号：1511082705 1 本次研究目的：研究硅片的制备过程， 即 沙子 硅片 包括： 硅的提纯 单晶硅生长 硅片制备 2 以下是订购硅晶圆时，所需说明的规格： 项目 说明晶面 {100}、{111}、 {110}?±?1o外径(吋) 6 8 12 厚度(微米) 300~450 450~600 550~650 600~750(±25)杂质 p型、n型阻值(Ω-cm) 0.01?(低阻值)?~?100?(高阻值)制作方式 CZ、FZ?(高阻值)拋光面 单面、双面平坦度(埃) 300?~?3,000 3 §1 硅的提纯 半导体级硅（SGS）或电子级硅： 用来做硅片的高纯硅被称为半导体级硅（SGS）或电子级硅。 纯度：99.9999999% 4 硅的提纯过程 1.用碳加热硅石制备冶金级硅（MGS） 2. 通过化学反应将冶金级硅提纯生成三氯硅烷 3.利用西门子法，通过三氯硅烷和氢气反应来生产半导体级硅（SGS） 5 §2单晶硅生长 目前主要有两种不同的生长方法： 直拉法（CZ法） 区熔法 6 直拉法（CZ法） 85%的单晶都是通过直拉法生长的。（优点：工艺成熟，能较好地拉制低位错、大直径的硅单晶。 缺点：是难以避免来自石英坩埚和加热装置的杂质污染。 ） 应用：生长大直径低电阻率的硅单晶。 7 单晶拉制过程 1.清洁处理----炉膛、多晶硅、籽晶、掺杂剂、坩埚等等 2.装炉----装多晶硅、掺杂剂 3.抽真空 4.回充保护性气体 5.加热融化----15000C左右 6.单晶拉制 7.关炉降温 8 单晶生长的过程： （1）下种 （2）缩颈； （3）放肩； （4）等颈生长； （5）收尾。 9 单晶锭 10 §3 硅片制备 硅片制备是指将单晶棒经过切片、磨片、抛光等一系列的工序加工成用来做芯片的薄片。 11 晶园(Wafer) 晶棒成長 切片(Slicing) 研磨(Lapping) 清洗(Cleaning) 拋光(Polishing) 檢查(Inspection) 12 硅片制备流程 一.整型处理 二.切片 三.磨片和倒角 四.腐蚀 五.抛光 六.清洗 七.硅片评估 八.包装 13 一.整型处理 包括切片之前对单晶锭的所有准备步骤： 1.去掉两端 2.径向研磨 3.硅片定位边 或定位槽 14 定位边 定位槽 15 二.切片 200mm的硅片用用有金刚石涂层的内园切割机把晶片从晶体上切下来； 300mm的硅片用线锯切割。 16 内园与线切割机 17 三.磨片和倒角 磨片----是一个传统的磨料研磨工艺，对硅片进行双面机械磨片以去除切片时留下的损伤，以达到硅片两面高度的平行及平坦。 用垫片和带有磨料的浆料利用旋转的压力来完成----机械作用。 18 倒角 ----边缘抛光休整，使硅片边缘获得光滑的半径周线。为解决硅片边缘碎裂所引起的表面质量下降，以及光刻涂胶和外延的边缘凸起等问题的边缘弧形工艺。 普遍采用的是用倒角机以成型的砂轮磨削硅片边缘，直到硅片边缘形状与轮的形状一致为止。 19 四. 刻蚀（腐蚀） 目的是除去切磨后硅片表面的损伤层和沾污层，改善表面质量和提高表面平整度。 化学方法； 腐蚀20微米的硅； 20 五.抛光 普通的磨片完成过后硅片表面还有一个薄层的表面缺陷。 抛光的目的是使硅片表面真正达到高度平整、光洁如镜的理想表面。 机械作用+化学作用。 21 抛光设备 2