半導體硅片生產工藝(附視頻)

1 單晶
將多晶硅原料升溫至1420℃以上至熔融態后,重結晶制備得到單晶錠。
單晶制備過程描述
首先將多晶硅和摻雜劑放入單晶爐內的石英坩堝中,將溫度升高至1420℃以上,得到熔融狀態的多晶硅。其中,通過調控放入摻雜劑的種類(B、P、As、Sb)及含量,可以得到不同導電類型及電阻率的硅片。待多晶硅溶液溫度穩定之后,將籽晶緩慢下降放入硅熔體中(籽晶在硅融體中也會被熔化),然后將籽晶以一定速度向上提升進行引晶過程。隨后通過縮頸操作,將引晶過程中產生的位錯消除掉。當縮頸至足夠長度后,通過調整拉速和溫度使單晶硅直徑變大至目標值,然后保持等徑生長至目標長度。最后為了防止位錯反延,對單晶錠進行收尾操作,得到單晶錠成品,待溫度冷卻后取出。
2 成型
將單晶錠經過線切割、倒角、磨片、化腐工藝過程處理后制備得到目標幾何參數的硅片。
圓柱加工 (Grinding)
對單晶錠外周進行研磨,使直徑勻稱。
線切割 (Slicing)
采用先進的線切割機與工藝,將單晶晶棒通過切片設備切成合適厚度的硅片。
倒角 (Beveling)
邊緣倒角是使晶圓邊緣圓滑的機械工藝,將硅片邊緣修正成圓弧狀,改善硅片的機械強度,減少應力集中造成的硅片缺陷。
磨片 (Lapping)
磨片是一個傳統的磨料研磨工藝,它的主要目的是去除切片工程殘留的表面損傷,同時改善硅片的總平坦度、翹曲度。
化腐 (Etching)
硅片經過切片和磨片后,其表面因加工應力會形成一層損傷層,腐蝕則是利用混酸蝕刻硅片去除表面損傷層,使整片硅片維持高質量的單晶特性。
3 熱處理工藝
通過熱處理、LTO背封及長多晶的方法,使硅片電阻率穩定以及提升吸雜能力,從而來提高硅片的質量。
(DK)Donor Killer
在N2氛圍中,將晶圓加熱至一定溫度后保持一段時間,再快速降溫的過程。其目的是消除氧施主作用。
LPCVD
低壓化學氣相沉積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ),是在27-270Pa的反應壓力下進行的化學氣相淀積,主要用于在晶圓表面形成一層多晶硅薄膜,起到吸雜的作用。
APCVD
常壓化學氣相沉積(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition),是在常壓下進行的化學氣相淀積,主要用于在晶圓背面形成一層均勻的SiO2薄膜,防止高溫狀態下晶圓中的雜質離子從晶格中溢出形成污染,起到背封的作用。
Furnace Anneal
通過高溫熱處理拋光晶圓,來提高設備形成層的結晶完整性,并且可以令晶圓具備吸雜能力。
4 拋光 (Mirror Polishing)
將硅片通過拋光及洗凈操作,得到電阻率、幾何參數及顆粒數據等符合客戶規范的拋光片成品。
背面處理 (Back-side Treatment)
在硅片背面形成吸雜盤,從元件活性層中去除會引起金屬污染的雜質。
邊緣拋光 (Fine Surface Edge Polishing)
研磨去除硅片斜角部分中殘留的多余物質及傷痕。
拋光 (Mirror Polishing)
拋光制程使用拋光漿與拋光布,搭配適當的溫度,壓力與旋轉速度,可消除前制程所留下的機械傷害層,改善硅片表面粗糙度,并且得到表面平坦度極佳的硅片,避免客戶曝光制程中遭遇的聚焦問題。
清洗 (Cleaning)
洗凈的目的在于去除硅片經過拋光后表面殘留的有機物、顆粒、金屬等,以確保硅片表面的潔凈度,使之達到后道工序的品質要求。
平坦度&電阻率測定儀 (Wafer Flatness & Resistivity Inspection)
平坦度&電阻率測試儀對拋光洗凈后的硅片進行檢測,確保拋光后硅片厚度、平坦度、局部平坦度、彎曲度、翹曲度、電阻率等符合客戶需求。
檢測 (Final Inspection)
在包裝前,硅片需經過最終檢查:在暗房中采用輔助光源之協助,以目視檢查的方式找出硅片表面缺陷。并以精密的量測機臺SP1管控硅片表面微塵顆粒及COP,以符合產品規格。
包裝 (Packaging)
在出貨片盒外加上PE及鋁箔袋的包裝,使存放在片盒內的硅片存儲在防塵、安全及干燥的環境中。
5 外延
通過在硅片表面連續性的生長一層具有特定電阻率及厚度的單晶硅,從而達到滿足制備器件的要求。
磊晶圓(Epi-Wafer)
是一種通過使硅單晶在拋光晶圓表面氣相生長,作為離散半導體和MOS-IC的基礎具有優秀品質的晶圓。
退火晶圓(Annealed Wafer)
是一種通過在氬氣氛中高溫熱處理拋光晶圓,來提高設備形成層的結晶完整性的晶圓,并且可以用于具有吸氣功能的尖端設備。
~全篇完~
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