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硅晶�
閱讀�3508�(shí)間:2017-04-27 10:10:44

    元素硅是一種灰�、易碎、四�(jià)的非金屬化學(xué)元素。地殼成分中27.8%是硅元素�(gòu)成的,僅次于氧元素含量排行第�,硅是自然界中比較富的元�。在石英、瑪�、燧石和普通的灘石中就可以�(fā)�(xiàn)硅元素。硅晶片又稱晶圓�,是由硅錠加工而成�,通過專門的工藝可以在硅晶片上刻蝕出數(shù)以百萬計(jì)�晶體管,被廣泛應(yīng)用于集成電路的制��

晶圓�

  
    硅屬于半�(dǎo)體材�,其自身的導(dǎo)電性并不是很好。然�,可以通過添加適當(dāng)?shù)膿诫s劑來精確控制它的電阻率。制造半�(dǎo)體前,必須將硅轉(zhuǎn)換為晶圓�(wafer)。這要從硅錠的生長開始。單晶硅是原子以三維空間模式周期形成的固�,這種模式貫穿整�(gè)材料。多晶硅是很多具有不同晶向的小單晶體單獨(dú)形成�,不能用來做半導(dǎo)體電�。多晶硅必須融化成單晶體,才能加工成半導(dǎo)體應(yīng)用中使用的晶圓片。加工硅晶片生成一�(gè)硅錠要花一周到一�(gè)月的�(shí)�,這取決于很多因素,包括大�、質(zhì)量和終端用戶要求。超�75%的單晶硅晶圓片都是通過Czochralski(CZ,也叫提拉法)方法生長的�

檢測方法

    摻雜
    硅錠生長需要大塊的純凈多晶�,將這些塊狀物連同少量的特殊III、V族元素放置在石英坩堝中,這稱為摻�。加入的摻雜劑使那些長大的硅錠表�(xiàn)出所需要的電特�。最普通的摻雜劑是�、磷、砷和銻。因使用的摻雜劑不同,會(huì)成為一�(gè)P型或N型的硅錠(P�/硼,N�/�、銻、砷��
    熔融
    然后將這些物質(zhì)加熱到硅的熔�(diǎn)——攝�1420度之�。一旦多晶硅和摻雜劑混合物熔�,便將單晶硅種子放在熔解物的上面,只接觸表面。種子與要求的成品硅錠有相同的晶�。為了使摻雜均勻,子晶和用來熔化硅的坩堝要以相反的方向旋�(zhuǎn)。一旦達(dá)到晶體生長的條件,子晶就從熔化物中慢慢被提起。生長過程開始于快速提拉子�,以便使生長過程初期中子晶內(nèi)的晶缺陷降到最�。然后降低拖拉速度,使晶體的直徑增大。當(dāng)�(dá)到所要求的直徑時(shí),生長條件就�(wěn)定下來以保持該直�。因?yàn)榉N子是慢慢浮出熔化物的,種子和熔化物間的表面張力在子晶表面上形成一層薄的硅�,然后冷�。冷卻時(shí),已熔化硅中的原子會(huì)按照子晶的晶體結(jié)�(gòu)自我定向。硅錠完全長大時(shí),它的初始直徑要比最終晶圓片要求的直徑大一�(diǎn)�
    切割
    接下來硅錠被刻出一�(gè)小豁口或一�(gè)小平�,以顯示晶向。一旦通過檢查,就將硅錠切割成晶圓�。由于硅很硬,要用金剛石鋸來�(zhǔn)確切割晶圓片,以得到比要求尺寸要厚一些的晶片。金剛石鋸也有助于減少對(duì)晶圓片的損傷、厚度不�、彎曲以及翹曲缺��
    研磨
    切割晶圓片后,開始�(jìn)入研磨工�。研磨晶圓片以減少正面和背面的鋸痕和表面損傷。同�(shí)打薄晶圓片并幫助釋放切割過程中積累的�(yīng)力�
    刻蝕和清�
    研磨�,�(jìn)入刻蝕和清洗工藝,使用氫氧化�、乙酸和硝酸的混合物以減輕磨片過程中�(chǎn)生的損傷和裂�。關(guān)鍵的倒角工藝是要將晶圓片的邊緣磨�,徹底消除將來電路制作過程中破損的可能�。倒角�,要按照最終用戶的要求,經(jīng)常需要對(duì)邊緣�(jìn)行拋光,提高整體清潔度以�(jìn)一步減少破�。拋�(化學(xué)�(jī)械拋�,Chemical Mechanical Polishing) 生產(chǎn)過程中最重要的工藝是拋光晶圓片,此工藝在超凈間中�(jìn)�。超凈間從一到一萬分�(jí),這些�(jí)�(shù)�(duì)�(yīng)于每立方米空間中的顆粒數(shù)。這些顆粒在沒有控制的大氣�(huán)境下肉眼是不可見�。例如起居室或辦公室中顆粒的�(shù)目大致在每立方米五百萬�(gè)。為了保持潔凈水�,生�(chǎn)工人必須穿能蓋住全身且不吸引和攜帶顆粒的潔凈服。在�(jìn)入超凈間�,工人必須�(jìn)入吸塵室�(nèi)以吹走可能積聚的任何顆粒。硅晶片大多�(shù)生產(chǎn)型晶圓片都要�(jīng)過兩三次的拋�,拋光料是�(xì)漿或者拋光化合物。多�(shù)情況�,晶圓片僅僅是正面拋�,�300毫米的晶圓片需要雙面拋�。除雙面拋光以外,拋光將使晶圓片的一面象鏡面一樣。拋光面用來生產(chǎn)電路,這面必須沒有任何突起、微�、劃痕和殘留損傷�
    拋光過程分為兩�(gè)步驟,切削和最終拋�。這兩步都要用到拋光墊和拋光漿。切削過程是去除硅上薄薄的一�,以生產(chǎn)出表面沒有損傷的晶圓�。最終拋光并不去除任何物�(zhì),只是從拋光表面去除切削過程中產(chǎn)生的微坑。拋光后,晶圓片要通過一系列清洗槽的清洗,這一過程是為去除表面顆粒、金屬劃痕和殘留�。之�,要�(jīng)常�(jìn)行背面擦洗以去除最小的顆粒。這些晶圓片經(jīng)過清洗后,將他們按照最終用戶的要求分類,并在高�(qiáng)度燈光或激光掃描系�(tǒng)下檢�,以便發(fā)�(xiàn)不必要的顆粒或其他缺�。一旦通過一系列的嚴(yán)格檢測,最終的晶圓片即被包裝在片盒中并用膠帶密�。然后把它們放在真空封裝的塑料箱子�,外部再用防�(hù)緊密的箱子封�,以確保離開超凈間時(shí)沒有任何顆粒和濕氣�(jìn)入片盒�

�(chǎn)品應(yīng)�

    半導(dǎo)體或芯片是由硅生�(chǎn)出來�。晶圓片上刻蝕出�(shù)以百萬計(jì)的晶體管,這些晶體管比人的頭發(fā)要細(xì)小上百倍。半�(dǎo)體通過控制電流來管理數(shù)�(jù),形成各種文�、數(shù)字、聲�、圖象和色彩。它們被廣泛用于集成電路,并間接被地球上的每�(gè)人使�。這些�(yīng)用有些是日常�(yīng)用,如計(jì)算機(jī)、電信和電視,還有的�(yīng)用于先�(jìn)的微波傳�、激光轉(zhuǎn)換系�(tǒng)、醫(yī)療診斷和治療�(shè)�、防御系�(tǒng)和NASA航天飛機(jī)�

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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