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热氧化層 专业术语

硅(Si)

一种灰色、化合价为正四价的非金属化学元素,广泛存在于大自然中,在地壳中的含量为27.8%。硅元素可以使用掺杂剂(硼、含磷物质、砷、锑等),以受控的方式传导电流。这种特性使得硅成为尖端半导体元件生产的理想材料。

硅晶片生产制造

生产硅晶片从制作硅锭开始,这可能需要一周至一个月的时间。75%以上的单硅晶片使用卓克拉尔斯基(CZ)法制成。将大块的多晶硅与少量掺杂剂一起放入石英坩埚内即可制出硅锭。多晶硅通过氯代硅烷和氢气的复合还原及纯化处理从砂石中提炼出来。掺杂剂使硅锭具有期望的电学特性并决定硅锭的类型(P或N)。

单晶拉制

大块的多晶硅与少量掺杂剂一起放入熔炉石英坩埚内。多晶硅在高纯度氩气流中于1400℃加工温度下融化。当其成为熔体时,即相当于一颗单晶硅片的“种子”洒落在了熔体中并且被慢慢地拔出。种子的表面张力使小量熔融的硅晶体与种子一起升起,形成一个理想的、与种子具有相同晶体定向的单晶锭块。

成形

形成的单晶锭块被打磨成大致的直径尺寸,顺着锭块长度方向呈现“锯齿状”或“扁平状”,据此形状可判断锭块的结晶定向。

切割

使用金刚石圆锯将晶棒切割成晶片。

边缘打磨

加工硅晶片时一个非常重要的步骤就是在后续加工过程或以后的元件制作过程中减少晶片的破损。初成形的晶片边缘都是经过充分打磨的,这样做可以大大地改善清洗效果并减少破损,有效率达400%。

研磨

晶片在切割过后十分粗糙,两边均有锯过的痕迹和瑕疵。研磨处理可去除晶片表面的锯痕和瑕疵,同时能够缓解切割过程积聚在晶片中的应力。研磨过程还会导致出现裂纹以及其他相关现象。

蝕刻和清洗

用氢氧化钠溶液或乙酸、硝酸混合溶液去除研磨造成的细裂缝和表面破损,然后用去离子水冲洗。

抛光

抛光过程包括几个步骤,需要使用越来越细的浆料(抛光剂)。晶片可进行正面抛光,也可双面抛光。抛光处理前对晶片进行多晶硅包覆、吹砂或毛刷损伤等“背面损伤”处理,目的是为了“收集瑕疵”,将硅晶片的瑕疵拉向晶片背面,而远离要加放元器件的正面。

最后的清洗

该步骤去除晶片上痕量的金属、残渣以及颗粒物。清洗方法为RCA于20世纪70年代所研制。第一部分称为SC1,依次使用氨水、稀氢氟酸、去离子水清洗。下一步SC2清洗包括依次使用盐酸、双氧水、去离子水清洗。清洗处理后晶片最后进行双面擦洗,去掉最小的颗粒物。

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