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半導體晶圓的制造及步驟

2021-08-10 09:46:39

半導體晶圓的制造有以下步驟:

  1. 長晶棒分為直拉法(CZ)和區熔法(FZ)。由于熔融多晶材料會直接接觸應時坩堝,應時坩堝中的雜質會污染熔融多晶。直拉法單晶碳氧含量高,雜質缺陷多,但成本低,適合拉伸大直徑(300mm)的硅片,是目前主要的半導體硅片材料。區域熔融法拉制的單晶,由于多晶原料不與石英坩堝接觸,內部缺陷少,碳氧含量低,但價格昂貴,成本高,適用于大功率設備及某些高端產品。

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2)切片。拉出的單晶硅棒需要去除頭部和尾部材料,然后滾磨成所需的直徑,切成平邊或V槽,然后切成薄硅片?,F采用金剛線切割技術,效率高,硅片翹曲度高,彎曲度好。一些特殊的異形片會用內圓切割。

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3)研磨:切片后需要通過研磨除去損壞的切面層,保證硅片表面質量,大概去除50um左右。

4)腐蝕:腐蝕是為了進一步除去因切割和研磨引起的破壞層,為下一步的拋光工藝作準備。腐蝕通常有鹼腐蝕和酸腐蝕,目前由于環保因素,大多數都采用鹼腐蝕。腐蝕性去除量可達30-40um,表面粗糙度也可達微米級。

5)拋光:拋光是硅片生產的一種重要工藝,拋光是通過CMP(ChemicalMechanicalPolished)技術來進一步改善硅片的表面質量,使之達到通常Ra<5A的生產要求。

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6)清洗包裝:由于集成電路的線寬越來越小,所以對提高粒度指標的要求也越來越高,清洗包裝也是硅片生產中的一道重要工藝,通過微波微波清洗,可以洗凈附著在硅片表面的微粒,達到微晶片表面要求的微粒度指標,從而使硅片表面清潔度達到集成電路的要求。

目前的半導體材料都是單晶硅來制作,半導體晶圓的純度要求是要達9N以上(99.9999999%),區熔單晶硅最高可達到11N(99.999999999%)。通常采用直拉法(CZ)和區熔法(FZ)長晶,其晶向由晶種決定。半導體的材料主要是單晶硅,占據半導體材料市場的90%以上,是集成電路的基礎材料。


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