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1、 單晶硅生產工藝及單晶硅片生產工藝 單晶硅原子以三維空間模式周期形成的長程有序的晶體。 多晶硅是很多具有 不同晶向的小單晶體單獨形成的，不能用來做半導體電路。 多晶硅必須融化成單晶體，才能加工成半導體應用中使用的晶圓片。 加工工藝： 加料—→熔化—→縮頸生長—→放肩生長—→等徑生長—→尾部生長 （１）加料：將多晶硅原料及雜質放入石英坩堝內， 雜質的種類依電阻的Ｎ或Ｐ型而定。雜質種類有硼，磷，銻，砷。 （２）熔化：加完多晶硅原料于石英堝內后， 長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內， 然后打開石墨加熱器電源， 加熱至

2、熔化溫度（１４２０℃）以上，將多晶硅原料熔化。 （３）縮頸生長：當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中。由于籽晶與硅熔體場接觸時的熱應力， 會使籽晶產生位錯， 這些位錯必須利用縮頸生長使之消失掉。 縮頸生長是將籽晶快速向上提升， 使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小（４－６ｍｍ）由于位錯線與生長軸成一個交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產生零位錯的晶體。 （４）放肩生長：長完細頸之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。 （５）等徑生長：長完細頸和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調整，可使晶 棒直徑維持在正負２ｍｍ之間， 這段直徑固定的部分即

3、稱為等徑部分。 單晶硅片 取自于等徑部分。 （６）尾部生長：在長完等徑部分之后，如果立刻將晶棒與液面分開，那么熱 應力將使得晶棒出現(xiàn)位錯與滑移線。 于是為了避免此問題的發(fā)生， 必須將晶棒的 直徑慢慢縮小， 直到成一尖點而與液面分開。 這一過程稱之為尾部生長。 長完的 晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。 單晶硅棒加工成單晶硅拋光硅片 加工流程： 單晶生長—→切斷—→外徑滾磨—→平邊或Ｖ型槽處理—→切片倒角—→研磨 腐蝕—→拋光—→清洗—→包裝 切斷：目的是切除單晶硅棒的頭部、 尾部及超出客戶規(guī)格的部分

4、， 將單晶硅棒分段成切片設備可以處理的長度，切取試片測量單晶硅棒的電阻率含氧量。 切斷的設備：內園切割機或外園切割機 切斷用主要進口材料：刀片 外徑磨削 ：由于單晶硅棒的外徑表面并不平整且直徑也比最終拋光晶片所規(guī)定的直徑規(guī)格大，通過外徑滾磨可以獲得較為精確的直徑。 外徑滾磨的設備：磨床 平邊或Ｖ型槽處理 ：指方位及指定加工， 用以單晶硅棒上的特定結晶方向平邊或Ｖ型。 處理的設備：磨床及Ｘ－ＲＡＹ繞射儀。 切片：指將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄晶片。 切片的設備：內園切割機或線切割機 倒角：指將切割成的晶片稅利邊修整成圓弧形， 防止晶片邊

5、緣破裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。 倒角的主要設備：倒角機 研磨：指通過研磨能除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層， 有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規(guī)格。 研磨的設備：研磨機（雙面研磨） 主要原料：研磨漿料（主要成份為氧化鋁，鉻砂，水） ，滑浮液。 腐蝕：指經(jīng)切片及研磨等機械加工后，晶片表面受加工應力而形成的損傷層，通常采用化學腐蝕去除。 腐蝕的方式：（Ａ）酸性腐蝕，是最普遍被采用的。 酸性腐蝕液由硝酸 （ＨＮＯ 3），氫氟酸（ＨＦ），及一些緩沖酸（ＣＨ 3ＣＯＣＨ，Ｈ 3ＰＯ 4）組成。 （Ｂ）堿性

6、腐蝕，堿性腐蝕液由ＫＯＨ或ＮａＯＨ加純水組成。 拋光：指單晶硅片表面需要改善微缺陷，從而獲得高平坦度晶片的拋光。 拋光的設備：多片式拋光機，單片式拋光機。 拋光的方式： 粗拋：主要作用去除損傷層， 一般去除量約在１０－２０ｕ ｍ； 精拋：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量１ｕｍ以下 主要原料：拋光液由具有ＳｉＯ 2 的微細懸硅酸膠及ＮａＯＨ（或ＫＯＨ 或ＮＨ 4ＯＨ）組成，分為粗拋漿和精拋漿。 清洗：在單晶硅片加工過程中很多步驟需要用到清洗， 這里的清洗主要是拋光 后的最終清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。 清洗的方式：主要是傳統(tǒng)的ＲＣＡ濕式化學洗凈技術。 主要原料：Ｈ 2ＳＯ 4，Ｈ 2Ｏ 2，ＨＦ，ＮＨ 4ＯＨ，ＨＣＬ