原创 第三章 晶圆制备

《芯片制造－半导体工艺制程实用教程》 -第三章 晶圆制备

第三章 晶圆制备

1、晶圆制备阶段：矿石到高纯气体（四氯化硅或者三氯硅烷）的转变－气体到多晶的转变－多晶（polysilicon）到单晶、掺杂晶棒的转变－晶棒到晶圆的制备；

2、原子在整个材料里重复排列成非常固定的结构，这种材料称为晶体（crystal）；原子没有固定的周期性排列的材料称为非晶体或者无定形（amorphous）；

3、晶体里的原子排列为晶胞（unit cell）结构－晶体结构的第一个级别；晶格（lattice）；

硅晶胞具有16个原子排列成金刚石结构，砷化镓晶体具有18个原子的晶胞结构称为闪锌矿结构；

4、当晶胞间整洁而有规则地排列时，第二个级别地结构发生了，这样排列的材料具有单晶结构。单晶材料比多晶材料具有更一致和更可预测的特性，单晶结构允许在半导体里一致和可预测的电子流动；

5、晶向（crystal orientation），晶面通过一系列称为密勒指数的三个数字组合来表示，<100>晶向的晶圆用来制造MOS器件和电路，而<111>晶向的晶圆用来制造双极型器件和电路。

6、把多晶块转变成一个大单晶，給予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，叫做晶体生长。

直拉法CZ：籽晶放肩形成一薄层头部－等径生长－收尾，可形成几英寸长和直径大到12英寸或更多的晶体，200毫米晶圆晶体重约204kg，三天时间生长。高氧含量晶体；

液体掩盖直拉法LEC：用来生长砷化镓晶体，由于砷有有挥发性，一是通过给单晶炉加压来抑制砷的挥发，另一个是用一层氧化硼漂浮在熔融物上来抑制砷的挥发；

区熔法：不能像直拉法那样生长大直径的单晶，并且晶体有较高的位错密度，但不需要石英坩埚便会生长出低氧含量的高纯晶体。低氧晶体可用在高功率的晶闸管和整流器上；

7、晶体缺陷：点缺陷（空位）、位错、原生缺陷（滑移、孪晶）

8、晶体准备：

截断：用锯子截掉头尾；

直径滚磨：在一个无中心的滚磨机上进行的机械操作；

晶体定向、电导率和电阻率检查；

滚磨定向指示：主参考面、第二个参考面；

切片；

晶圆划号：使用激光点；

磨片：主要目的是去除切片工艺残留的表面损伤；

化学机械抛光CMP：制造大直径晶圆的技术之一，化学机械平面化（planarization）；

背处理：背损伤、吸杂、背面喷沙、背面多晶层或氮化硅的淀积；

双面抛光；

边缘倒角和抛光：边缘倒角是使晶圆边缘圆滑的机械工艺；

晶圆评估：直径及公差、厚度、晶体定向、电阻率、Res梯度、氧含量、氧化度、碳含量；

氧化；

包装；

晶圆外延。