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文档简介

1、1,3.1 硅晶圆的制备工艺,2,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。,3,1. 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：,4,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

2、(99.999999999%),化学法,5,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,6,直拉法（Czochralski法）单晶生长 晶体主流生长技术,2. 单晶硅制备,7,晶体和坩锅彼此是相互反向运动：,8,引晶：通过电阻加热，将装

3、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,9,3. 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 。,10,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。,11,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。,12,13,一支85公分长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需 2天半时间长成。,14,4. 研磨,用甘油和三

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