半导体硅片生产工艺(附视频)

1 单晶
将多晶硅原料升温至1420℃以上至熔融态后,重结晶制备得到单晶锭。
单晶制备过程描述
首先将多晶硅和掺杂剂放入单晶炉内的石英坩埚中,将温度升高至1420℃以上,得到熔融状态的多晶硅。其中,通过调控放入掺杂剂的种类(B、P、As、Sb)及含量,可以得到不同导电类型及电阻率的硅片。待多晶硅溶液温度稳定之后,将籽晶缓慢下降放入硅熔体中(籽晶在硅融体中也会被熔化),然后将籽晶以一定速度向上提升进行引晶过程。随后通过缩颈操作,将引晶过程中产生的位错消除掉。当缩颈至足够长度后,通过调整拉速和温度使单晶硅直径变大至目标值,然后保持等径生长至目标长度。最后为了防止位错反延,对单晶锭进行收尾操作,得到单晶锭成品,待温度冷却后取出。
2 成型
将单晶锭经过线切割、倒角、磨片、化腐工艺过程处理后制备得到目标几何参数的硅片。
圆柱加工 (Grinding)
对单晶锭外周进行研磨,使直径匀称。
线切割 (Slicing)
采用先进的线切割机与工艺,将单晶晶棒通过切片设备切成合适厚度的硅片。
倒角 (Beveling)
边缘倒角是使晶圆边缘圆滑的机械工艺,将硅片边缘修正成圆弧状,改善硅片的机械强度,减少应力集中造成的硅片缺陷。
磨片 (Lapping)
磨片是一个传统的磨料研磨工艺,它的主要目的是去除切片工程残留的表面损伤,同时改善硅片的总平坦度、翘曲度。
化腐 (Etching)
硅片经过切片和磨片后,其表面因加工应力会形成一层损伤层,腐蚀则是利用混酸蚀刻硅片去除表面损伤层,使整片硅片维持高质量的单晶特性。
3 热处理工艺
通过热处理、LTO背封及长多晶的方法,使硅片电阻率稳定以及提升吸杂能力,从而来提高硅片的质量。
(DK)Donor Killer
在N2氛围中,将晶圆加热至一定温度后保持一段时间,再快速降温的过程。其目的是消除氧施主作用。
LPCVD
低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ),是在27-270Pa的反应压力下进行的化学气相淀积,主要用于在晶圆表面形成一层多晶硅薄膜,起到吸杂的作用。
APCVD
常压化学气相沉积(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition),是在常压下进行的化学气相淀积,主要用于在晶圆背面形成一层均匀的SiO2薄膜,防止高温状态下晶圆中的杂质离子从晶格中溢出形成污染,起到背封的作用。
Furnace Anneal
通过高温热处理抛光晶圆,来提高设备形成层的结晶完整性,并且可以令晶圆具备吸杂能力。
4 抛光 (Mirror Polishing)
将硅片通过抛光及洗净操作,得到电阻率、几何参数及颗粒数据等符合客户规范的抛光片成品。
背面处理 (Back-side Treatment)
在硅片背面形成吸杂盘,从元件活性层中去除会引起金属污染的杂质。
边缘抛光 (Fine Surface Edge Polishing)
研磨去除硅片斜角部分中残留的多余物质及伤痕。
抛光 (Mirror Polishing)
抛光制程使用抛光浆与抛光布,搭配适当的温度,压力与旋转速度,可消除前制程所留下的机械伤害层,改善硅片表面粗糙度,并且得到表面平坦度极佳的硅片,避免客户曝光制程中遭遇的聚焦问题。
清洗 (Cleaning)
洗净的目的在于去除硅片经过抛光后表面残留的有机物、颗粒、金属等,以确保硅片表面的洁净度,使之达到后道工序的品质要求。
平坦度&电阻率测定仪 (Wafer Flatness & Resistivity Inspection)
平坦度&电阻率测试仪对抛光洗净后的硅片进行检测,确保抛光后硅片厚度、平坦度、局部平坦度、弯曲度、翘曲度、电阻率等符合客户需求。
检测 (Final Inspection)
在包装前,硅片需经过最终检查:在暗房中采用辅助光源之协助,以目视检查的方式找出硅片表面缺陷。并以精密的量测机台SP1管控硅片表面微尘颗粒及COP,以符合产品规格。
包装 (Packaging)
在出货片盒外加上PE及铝箔袋的包装,使存放在片盒内的硅片存储在防尘、安全及干燥的环境中。
5 外延
通过在硅片表面连续性的生长一层具有特定电阻率及厚度的单晶硅,从而达到满足制备器件的要求。
磊晶圆(Epi-Wafer)
是一种通过使硅单晶在抛光晶圆表面气相生长,作为离散半导体和MOS-IC的基础具有优秀品质的晶圆。
退火晶圆(Annealed Wafer)
是一种通过在氩气氛中高温热处理抛光晶圆,来提高设备形成层的结晶完整性的晶圆,并且可以用于具有吸气功能的尖端设备。
~全篇完~
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