晶圆详细介绍

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1、6目录1.01晶圆2.01制造过程3.01著名晶圆厂商4.01制造工艺4.02表面清洗4.03初次氧化4.04热CVD4.05热处理4.06除氮化硅4.07离子注入4.08退火处理4.09去除氮化硅层4.10去除SIO2层4.11干法氧化法4.12湿法氧化4.13氧化4.14形成源漏极4.15沉积4.16沉积掺杂硼磷的氧化层4.17深处理5.01专业术语1.01晶圆66晶圆（Wafer）是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。晶圆是最常用的半导体

2、材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研发更大规格（14英吋、15英吋、16英吋、……20英吋以上等）。晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本；但对材料技术和生产技术的要求更高，例如均匀度等等的问题。一般认为硅晶圆的直径越大，代表着这座晶圆厂有更好的技术，在生产晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件。2.01制造过程二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999%，因在精密电子元件当中，硅晶圆需要有相当的纯度，不然会产生缺陷

3、。晶圆制造厂再以柴可拉斯基法将此多晶硅熔解，再于溶液内掺入一小粒的硅晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶粒在融熔态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切片、研磨、抛光后，即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。很简单的说，单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过切片、抛光之后，就成为了晶圆。晶圆经多次光掩模处理，其中每一次的步骤包括感光剂涂布、曝光、显影、腐蚀、渗透、植入、刻蚀或蒸著等等，将其光掩模上的电路复制到

4、层层晶圆上，制成具有多层线路与元件的IC晶圆，再交由后段的测试、切割、封装厂，以制成实体的集成电路成品，从晶圆要加工成为产品需要专业精细的分工。3.01著名晶圆厂商只制造硅晶圆基片的厂商例如合晶（台湾股票代号：6182）、中美晶（台湾股票代号：5483）、信越化学等。66晶圆制造厂著名晶圆代工厂有台积电、联华电子、格罗方德（GlobalFundries）及中芯国际等。英特尔（Intel）等公司则自行设计并制造自己的IC晶圆直至完成并行销其产品。三星电子等则兼有晶圆代工及自制业务。南亚科技、瑞晶科技(现已并入美光科技，更名台湾美光内

5、存)、Hynix、美光科技（Micron）等则专于内存产品。日月光半导体等则为晶圆产业后段的封装、测试厂商。4.01制造工艺4.02表面清洗晶圆表面附着大约2um的Al2O3和甘晶圆，油混合液保护层,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。4.03初次氧化由热氧化法生成SiO2缓冲层，用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力氧化技术：干法氧化Si(固)+O2àSiO2(固)和湿法氧化Si(固)+2H2OàSiO2(固)+2H2。干法氧化通常用来形成，栅极二氧化硅膜，要求薄，界面能级和固定电荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。湿法氧化

6、通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。当SiO2膜较薄时，膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时，膜厚与时间的平方根成正比。因而，要形成较厚SiO2膜，需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时，因在于OH基SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应，Si表面向深层移动，距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明，通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm，如果预告知道

7、是几次干涉，就能正确估计。对其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式计算出(dSiO2)/(dox)=(nox)/(nSiO2)。SiO2膜很薄时，看不到干涉色，但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。(100)面的Si的界面能级密度最低，约为10E+10--10E+11/cm?2.eV-1数量级。(100)面时，氧化膜中固定电荷较多，固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。4.04热CVD热CVD(H

8、otCVD)/(thermalCVD)66此方法生产性高，梯状敷层性佳(不管多凹凸不平，深孔中的表面亦产生反应，及气体可到达表面而附着薄膜)等，故用途极广。膜生成原理，例如由挥发性金属卤化物(MX)及金属有机化合物(MR)等在高温中气相化学反应(热