半導(dǎo)體制造工藝_01晶體的生長(編輯修改稿)
2025-03-18 15:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，可較好控制 電阻率徑向均勻性 缺點(diǎn)：石英坩堝內(nèi)壁被熔 硅 侵蝕及石墨保溫加熱元件的影響，易 引入氧碳雜質(zhì)，不易生長高電阻率單晶（含氧量通常 10 40ppm) 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 20 二 、 改進(jìn)直拉生長法 — 磁控直拉技術(shù) 原理： 在直拉法 (CZ法 )單晶生長的基礎(chǔ)上對(duì)坩堝內(nèi)的熔體施加磁 場(chǎng)，由于半導(dǎo)體熔體是良導(dǎo)體，在磁場(chǎng)作用下受到與其運(yùn) 動(dòng)方向相反作用力，于是熔體的熱對(duì)流受到抑制。因而除 磁體外，主體設(shè)備如單晶爐等并無大的差別。 優(yōu)點(diǎn)：減少溫度波動(dòng)；減輕熔 硅 與坩堝作用；使擴(kuò)散層厚度增大 降低了缺陷密度，氧的含量，提高了電阻分布的均勻性。 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 21 三 、 懸浮區(qū)熔法（ floatzone， FZ法） 方法： 依靠熔體表面張力，使熔區(qū)懸浮于多晶 Si與下方長出 的單晶之間，通過熔區(qū)的移動(dòng)而進(jìn)行提純和生長單晶。 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 22 懸浮區(qū)熔法（ floatzone， FZ法） 特點(diǎn)：可重復(fù)生長、提純單晶，單晶純度較 CZ法高； 無需坩堝、石墨托，污染少； FZ單晶：高純、高阻、低氧、低碳； 缺點(diǎn) : 單晶直徑不及 CZ法 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 23 摻雜分布 dxL SkA dxCdS ed ?? ?0 ? ?Lxkes eekCC /0 )1(1 ????? ? ? ???x s ALCedd L/SkACdsdx0 00假設(shè)多晶硅棒上的雜質(zhì)摻雜濃度為 C0（質(zhì)量濃度）， ?d為硅的比重， S為熔融帶中雜質(zhì)的含量，那么當(dāng)熔融帶移動(dòng) dx距離時(shí)，熔融帶中雜質(zhì)的濃度變化 dS為： LASkCdes ??半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 24 區(qū)熔提純 利用分凝現(xiàn)象將物料局部熔化形成狹窄的熔區(qū)，并令其沿錠長從一端緩慢地移動(dòng)到另一端，重復(fù)多次（多次區(qū)熔）使雜質(zhì)被集中在尾部或頭部，進(jìn)而達(dá)到使中部材料被提純。 一次區(qū)熔提純與直拉法后的雜質(zhì)濃度分布的比較（ K=） 單就一次提純的效果而言，直拉法的去雜質(zhì)效果好 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 25 多次區(qū)熔提純 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 26 襯底制備 襯底制備包括： 整形、晶體定向、晶面標(biāo)識(shí)、晶面加工 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 27 整型 兩端去除 徑向研磨 定位面研磨 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 28 晶面定向與晶面標(biāo)識(shí) 由于晶體具有各向異性，不同的晶向，物理化學(xué)性質(zhì)都不一樣，必須按一定的晶向（或解理面）進(jìn)行切割，如雙極器件： {111}面； MOS器件： {100}面。 8 inch 以下硅片需要沿晶錠軸向磨出平邊來指示晶向和導(dǎo)電類型。 1．主參考面（主定位面，主標(biāo)志面） 作為器件與晶體取向關(guān)系的參考； 作為機(jī)械設(shè)備自動(dòng)加工定位的參考； 作為硅片裝架的接觸位置； 2. 次參考面（次定位面，次標(biāo)志面） 識(shí)別晶向和導(dǎo)電類型 半導(dǎo)體制備工藝原理 第一章 晶體生長 29 8
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