硅晶圆制造工艺课件

3.1硅晶圆的制备工艺3.1硅晶圆的制备工艺硅作为集成电路半导体材料的主要原因：1.硅含量丰富（占地壳27%）；2.硅提纯和结晶方便；3.在常温下它的化学性质稳定，不溶于单一的强酸;4.硅的器件工作温度高，能达250℃

；5.硅的表面能形成牢固致密的SiO2膜，SiO2

能充当电容的电介质、扩散的隔离层、器件表面的保护层，使器件的稳定性提高。硅作为集成电路半导体材料的主要原因：1.硅含量丰富（占地壳1.多晶硅原料2.单晶硅制备3.切割4.研磨5.评估硅晶圆的制备工艺主要分五个阶段：1.多晶硅原料硅晶圆的制备工艺主要分五个阶段：

粗硅

1.多晶硅原料地球中硅以硅砂（SiO2）状态存在还原炉SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g)

纯化(99.999999999%)化学法粗硅1.多晶硅原料化学法纯化西门子式多晶硅工艺盐酸法：粗硅与干燥氯化氢在200℃以上反应

Si十3HCl==SiHCl3（L）+H2（g）（实际反应极复杂）精馏：将SiHCl3置于蒸馏塔中

利用杂质和SiHCl3沸点不同用精馏的方法分离提纯反应得到的多晶Si还不能直接用于生产电子元器件，必须将它制成单晶体分解：将精馏过的SiHCl3置于CVD反应炉中

用高纯氢气还原得到多晶硅SiHCl3十H2==Si十3HCl化学法纯化西门子式多晶硅工艺盐酸法：粗硅与干燥氯化氢在200直拉法（Czochralski法）单晶生长晶体主流生长技术2.单晶硅制备直拉法（Czochralski法）单晶生长2.单晶硅制备

晶体和坩锅彼此是相互反向运动：熔融的单晶硅

籽晶旋转低温一定晶向的硅柱

晶体和坩锅彼此是相互反向运动：熔融的单晶硅

籽晶旋转低温一引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度;2.将籽晶浸入熔体，然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体；

直拉法基本过程

引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略3.

等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长到所需长度；4.收尾：直径逐渐缩小，离开熔体；5.降温：降级温度，取出晶体，待后续加工。3.等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长晶体生长最大速度：与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。温度梯度：提高晶体中的温度梯度，可以提高晶体生长速度；但温度梯度太大，将在晶体中产生较大的热应力，会导致位错等晶体缺陷的形成，甚至会使晶体产生裂纹。

晶体生长最大速度：

熔体中的对流：晶体和坩锅彼此是相互反向运动。相反旋转的晶体和坩埚产生对流，反向旋转速度相差越大，对流强烈，所生长的晶体的直径越大。但对流越强烈，会造成熔体中温度波动，从而导致晶体中的杂质分布不均匀。晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域，有利于晶体稳定生长。

熔体中的对流：晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，有利于在硅晶圆制造工艺课件一支85公分长，重76.6公斤的8寸硅晶棒，约需2天半时间长成。一支85公分长，重76.6公斤的8寸硅晶棒，约需2天半4.研磨

用甘油和三氧化铝的混合液研磨——抛光4.研磨

用甘油和三氧化铝的混合液研磨——抛光3.切割3.切割硅晶圆制造工艺课件5.晶片评估厚度、缺陷5.晶片评估厚度、缺陷不同尺寸圆片的生命周期不同尺寸圆片的生命周期/10/2919./10/2919.3.1硅晶圆的制备工艺3.1硅晶圆的制备工艺硅作为集成电路半导体材料的主要原因：1.硅含量丰富（占地壳27%）；2.硅提纯和结晶方便；3.在常温下它的化学性质稳定，不溶于单一的强酸;4.硅的器件工作温度高，能达250℃

；5.硅的表面能形成牢固致密的SiO2膜，SiO2

能充当电容的电介质、扩散的隔离层、器件表面的保护层，使器件的稳定性提高。硅作为集成电路半导体材料的主要原因：1.硅含量丰富（占地壳1.多晶硅原料2.单晶硅制备3.切割4.研磨5.评估硅晶圆的制备工艺主要分五个阶段：1.多晶硅原料硅晶圆的制备工艺主要分五个阶段：

粗硅

1.多晶硅原料地球中硅以硅砂（SiO2）状态存在还原炉SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g)

纯化(99.999999999%)化学法粗硅1.多晶硅原料化学法纯化西门子式多晶硅工艺盐酸法：粗硅与干燥氯化氢在200℃以上反应

Si十3HCl==SiHCl3（L）+H2（g）（实际反应极复杂）精馏：将SiHCl3置于蒸馏塔中

利用杂质和SiHCl3沸点不同用精馏的方法分离提纯反应得到的多晶Si还不能直接用于生产电子元器件，必须将它制成单晶体分解：将精馏过的SiHCl3置于CVD反应炉中

用高纯氢气还原得到多晶硅SiHCl3十H2==Si十3HCl化学法纯化西门子式多晶硅工艺盐酸法：粗硅与干燥氯化氢在200直拉法（Czochralski法）单晶生长晶体主流生长技术2.单晶硅制备直拉法（Czochralski法）单晶生长2.单晶硅制备

晶体和坩锅彼此是相互反向运动：熔融的单晶硅

籽晶旋转低温一定晶向的硅柱

晶体和坩锅彼此是相互反向运动：熔融的单晶硅

籽晶旋转低温一引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度;2.将籽晶浸入熔体，然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体；

直拉法基本过程

引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略3.

等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长到所需长度；4.收尾：直径逐渐缩小，离开熔体；5.降温：降级温度，取出晶体，待后续加工。3.等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长晶体生长最大速度：与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。温度梯度：提高晶体中的温度梯度，可以提高晶体生长速度；但温度梯度太大，将在晶体中产生较大的热应力，会导致位错等晶体缺陷的形成，甚至会使晶体产生裂纹。

晶体生长最大速度：

熔体中的对流：晶体和坩锅彼此是相互反向运动。相反旋转的晶体和坩埚产生对流，反向旋转速度相差越大，对流强烈，所生长的晶体的直径越大。但对流越强烈，会造成熔体中温度波动，从而导致晶体中的杂质分布不均匀。晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域，有利于晶体稳定生长。

熔体中的对流：晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，有利于在硅晶圆制造工艺课件一支85公分长，重76.6公斤的8寸硅晶棒，约需2天半时间长成。一支85公分长，