半导体器件工艺学之硅片制备

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1、第二章半导体材料§2-1晶体结构§2-2晶向与晶面§2-3晶体缺陷§2-4单晶硅制备§2-5硅片加工§2-1晶体结构一、非晶材料和晶体材料（原子级别上）非晶材料（无定形）：杂乱无章的结构晶体材料：有序，规则从宏观上看：规则的几何外形，固定的熔点，解理性，各向异性二、晶体材料晶胞：晶体结构中最简单，最基本的单元用晶胞来描述晶体结构晶胞排列方式：多晶和单晶非晶材料（无定形）晶体材料：单晶多晶晶胞晶向决定了硅片中晶体结构的物理排列不同晶向的硅片的化学，电学，机械性质不同，影响工艺制造和器件性能密勒指数§2-2晶向和晶面晶向指数常用晶面的密勒指数§2-3晶体缺陷理想的晶体：完美的结构实际的

2、晶体：有缺陷缺陷：点缺陷线缺陷面缺陷体缺陷硅中的晶体缺陷会产生于晶体生长和后面硅锭和硅片加工中1.点缺陷原子尺寸上的局部缺陷，会造成晶格畸变2.线缺陷线缺陷：在某方向延伸，其它两个方向延伸很小常见的线缺陷：位错位错有两种基本形式：刃型和螺型刃形位错螺形位错3.面缺陷：层错面缺陷是二维缺陷原子层错排4.体缺陷：包裹体由于杂质硼、磷、砷等在硅晶体中溶解度有限，在杂质掺入数量超过固溶度时，杂质在晶体中沉积，形成体缺陷§2-4单晶硅制备一、半导体级硅加热含碳的硅石来制备冶金级硅SiO2+C→Si+CO2沙子MGS纯度98%通过化学反应将冶金级硅提纯生成三氯硅烷Si+3HCl→SiHCl3+

3、H2通过三氯硅烷和氢气反应生产半导体级的硅SiHCl3+H2→Si+3HClSGS纯度99.9999999%多晶工艺:西门子改良工艺二、单晶硅锭的制备半导体级硅（多晶）→单晶生长后的单晶硅称为硅锭方法：CZ法（直拉法）FZ法（区熔法）CZ法：85%以上的单晶硅是用CZ法生长的FZ法：纯度高（氧含量低）可生长的直径小掺杂CZ法（直拉法）CZ法工艺过程直拉法生长出的单晶硅锭FZ法（区熔法）§2-5硅片加工1.整形处理2.切片3.倒角4.磨片5.刻蚀6.抛光7.清洗　质量检测包装1.整形处理径向研磨定位面（200mm及以下）定位槽（300mm及以上）2.切片硅锭切割方式:外圆、内圆、线切

4、割200mm以下的硅片用带有金刚石切割边缘的内圆切割机300mm及以上硅片线锯法→更薄的切口损失机械损伤较小表面平整度还存在问题如：300mm厚775±25μm内圆切割机DXQ-601型多线切割机3.倒角4.磨片5.化学刻蚀6.抛光7.清洗、质量检测、包装清洗质量检测：物理尺寸平整度微粗糙度氧含量晶体缺陷颗粒体电阻率包装