半导体硅片生产工艺(附视频)

半导体硅片生产工艺(附视频)的图1

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。

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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。

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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。

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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

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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。

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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。

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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。

半导体硅片生产工艺(附视频)的图22

~全篇完~


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