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文档简介

3.1硅晶圆的制备工艺,1,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。,2,1.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：,3,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,4,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,5,直拉法（Czochralski法）单晶生长晶体主流生长技术,2.单晶硅制备,6,晶体和坩锅彼此是相互反向运动：,7,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,8,3.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。,9,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。,10,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。,11,12,一支85公分长，重76.6公斤的8寸硅晶棒，约需2天半时间长成。,13,4.研磨,用甘油和三氧化铝
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