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沙井盖制造过程
沙井盖制造过程

time:2019-12-11 08:33:04

author:河北盘古制造有限公司

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沙井盖制造过程 半导体作为我国最重要的产业之一,每年为全球贡献近五千亿美金的产值,可以毫不夸张的说,半导体技术无处不在。俗话说:巧妇难为无米之炊,硅晶圆作为制造半导体器件和芯片的基本材料,在产业中扮演着举足轻重的地位,硅是当今最重要、应用最广泛的半导体材料。

硅是非常常见的物质,如沙子里面就有二氧化硅,但沙子到硅晶体这可是个非常复杂的过程,如沙子要经过提纯、高温整形再到旋转拉伸……单晶硅是晶圆最初始的状态,在实际应用中仍不行,还需要制造成晶圆,而且是要求很高的圆圆晶体。在实际的生产中,我们通常将二氧化硅还原成单晶硅,但是这个过程难度很高,因为实际用到的晶圆纯度很高,要达到99.999%以上,常用的晶圆生产过程包括硅的纯化、纯硅制成硅晶棒、制造成电路的石英半导体材料、照相制版、硅材料研磨和抛光、多晶硅融解然后拉出单晶硅晶棒再到最后切割成一片薄薄的晶圆。沙井盖制造过程

常见的硅晶圆生产流程

硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中,硅晶圆的制造有三大步骤:硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。

一、硅提炼及提纯沙井盖制造过程

硅的提纯是第一道工序,需将沙石原料放入一个温度超过两千摄氏度的并有碳源的电弧熔炉中,在高温下发生还原反应得到冶金级硅,然后将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢反应,生成液态的硅烷,然后通过蒸馏和化学还原工艺,得到了高纯度的多晶硅。

二、单晶硅生长

(用直拉法制造晶圆的流程图)

晶圆企业常用的是直拉法,如上图所示,高纯度的多晶硅放在石英坩埚中,并用外面围绕着的石墨加热器不断加热,温度维持在大约一千多摄氏度,炉中的空气通常是惰性气体,使多晶硅熔化,同时又不会产生不需要的化学反应。

为了形成单晶硅,还需要控制晶体的方向,坩埚带着多晶硅熔化物在旋转,把一颗籽晶浸入其中,并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转,同时慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。

熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端,按籽晶晶格排列的方向不断地生长上去。用直拉法生长后,单晶棒将按适当的尺寸进行切割,然后进行研磨,再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜,这时候晶圆片就制造完成了。

晶圆制造厂把这些多晶硅融解,再在融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成。

三、晶圆成型

完成了上述两道工艺,硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。

在现实中,经常会听到人们讲几寸晶圆厂,它是说生产单片晶圆的尺寸。一般情况下,硅晶圆直径越大,代表晶圆厂技术实力越强,如中芯国际以12寸晶圆为主,台积电的8寸晶圆等。为了将电晶体与导线尺寸缩小,可以几片晶圆制作在同一片晶圆上,制作出更多的硅晶粒,但是硅晶圆生产最关键的参数就是良品率,这是晶圆厂的核心技术参数,它与硅晶圆生产设备的质量密不可分。

而制作一颗硅晶圆需要的半导体设备大致也会有十个,在下期我们也会为大家一一分享这是种设备的原理以及用途。

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