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文档简介

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 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 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 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 直拉法 Czochralski法 单晶生长晶体主流生长技术 2 单晶硅制备 晶体和坩锅彼此是相互反向运动 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 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 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 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 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 4
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