从沙子到晶圆市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、从沙子到晶圆从沙子到晶圆VQA/池 勇.01.04第1页沙子变晶圆,这下发财了!第2页沙子沙子:硅是地壳内第二丰富元素,而脱氧后沙子脱氧后沙子(尤其是石英尤其是石英)最多包含最多包含2525硅元素硅元素,以二氧化硅二氧化硅(SiO2)(SiO2)形式存在,这也是半导体制造产业基础。从沙子到硅注:冶金级硅(纯度98%)硅矿冶炼用碳加热硅石来制备冶金级硅第3页硅纯化I经过化学反应将冶金级硅提纯以生成三氯硅烷硅纯化II利用西门子方法,经过三氯硅烷和氢气反应来生产电子级硅注:电子级硅(纯度99.9999999%)第4页晶体生长把多晶块转变成一个大单晶,并给予正确定向和适量N型或P型掺杂,叫做晶体生长。
2、有三种不一样生长方法:直拉法和区熔法一、直拉法 CZ法(切克劳斯基Czchralski):把熔化了半导体级硅液体变为有正确晶向而且被掺杂成N型或P型固体单晶硅锭。大部分单晶都是经过直拉法生长。生产过程如图所表示。第5页直拉法步骤引晶(下种):籽晶预热10,在多晶硅熔化后,提升坩埚到拉晶位置,使熔硅位于加热器上部。把籽晶下降到液面上方几毫米处,稍等片刻,让溶液温度稳定,籽晶温度升高后,使籽晶与液面接触,这一步通常称为下种。它是能否取得单晶关键。籽晶、坩埚转速分别为15和8r/min。调整料温,适当温度下,籽晶可长时间与熔体接触,不深入熔化、也不生长。收(缩)颈 缩颈是指开始拉晶时,拉一段直径比籽
3、晶略细部分。缩颈作用在于防止生成多晶和尽可能消除籽晶内原有位错延伸。普通来说,快速缩颈对降低位错有一定效果。开始时籽晶提升,籽晶慢慢向上提,观察弯月面形状,若适当,开始将籽晶慢慢向上提升,并逐步增大拉速到3.5mm/min以上,收颈部直径约为23mm,长度应大于20mm。细而长颈部有利于抑制位错从籽晶向颈部以下晶体延伸。第6页直拉法步骤放肩-收颈到所要求长度(大于十毫米)后,略降低温度,降低15-40,拉速0.4mm/min让晶体逐步长大到所需直径,尽可能长成平肩此过程称放肩。收肩-当肩部直径约比需要单晶小3-5mm时,拉速调至2.5mm/min,同时坩埚自动跟踪,让熔硅液一直保持在相对固定位
4、置上。等径生长-放肩到所需直径后,即可升高温度,使直径保持一定进行生长,这一过程通常称为等径生长。等径生长通常恒定拉速以使直径大小均匀,拉速1.31.5 mm/min,生产中大多采取自动控制等径生长。收尾-等径生长后往往拉成一个锥形尾部,以降低位错产生与攀移。当料剩1.5Kg左右时停顿坩埚跟踪,选取等径生长最终两小时平均拉速,逐步升温,使尾部成为锥形。料要拉完,不然冷却时,剩料会使坩埚破裂。第7页二、区熔法-把掺杂好多晶硅棒铸在一个模型里,固定籽晶一端然后放进生长炉中,用射频线圈加热籽晶与硅棒接触区域,调整温度使熔区迟缓地向棒另一端移动,经过整根棒料,生长成一根单晶,晶向与籽晶相同 主要用来生
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