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1、第三章晶园制造本讲稿第一页，共十一页3.2 晶体生长晶体生长 半导体材料都是由构成其成分的原子规律排列而成，通常把这种原子规律排列而成的材料称为单晶。而它是由大块的具有多晶结构和未掺杂的本征材料生长得来的。把把多多晶晶块块转转变变成成一一个个大大单单晶晶，并并给给予予正正确确的的定定向向和和适适量量的的N N型型或或P P型型掺掺杂杂，叫叫做做晶晶体体生生长长。有三种不同的生长方法：直直拉拉法法 区区熔熔法法 液体掩盖直拉法液体掩盖直拉法 本讲稿第二页，共十一页3.2.1 直拉法直拉法 大部分的单晶都是通过直拉法生长的。生产过程如图所示。特点：特点：工艺成熟，能较好地拉制低位错、大直径的硅单晶
2、。缺点是难以避免来自石英坩埚和加热装置的杂质污染。本讲稿第三页，共十一页3.2.2 液体掩盖直拉法液体掩盖直拉法 此方法主要用来生长砷化镓晶体，和标准的直拉法一样，只是做了一些改进。由于熔融物里砷的挥发性通常采用一层氧化硼漂浮在熔融物上来抑制砷的挥发。故得其名，如图所示。本讲稿第四页，共十一页3.2.3 区熔法区熔法 主要用来生长低低氧氧含含量量的的晶晶体体，但不能生长大直径的单晶，并且晶体有较高的位错密度。这种工艺生长的单晶主要使用在高功率的晶闸管和整流器上，生长系统如图所示。本讲稿第五页，共十一页几种工艺的比较几种工艺的比较本讲稿第六页，共十一页3.3 晶体缺陷及对器件质量的影响晶体缺陷及
3、对器件质量的影响 缺陷主要有：点缺陷点缺陷 位错位错(原生的和诱生的)点缺陷点缺陷 主要来源于晶体内杂质原子的挤压晶体结构引起的应力所产生的缺陷，还有就是空位(晶格点阵缺少原子所制)。如图所示位错位错 位错是单晶内部一组晶胞排错位置所制(如图所示).原原生生位位错错是晶体中固有的位错，而诱诱生生位位错错是指在芯片加工过程中引入的位错，其数量远远大于原生位错。产生的原因大致可分为三个方面本讲稿第七页，共十一页高温工艺过程引入的位错掺杂过程中引入的位错薄膜制备过程中引入的位错 无论是天生的还是诱生的缺陷对器件特性都是不利的，因此在芯片制造过程中都应该尽量避免。本讲稿第八页，共十一页3.4 晶片加工晶片加工 晶片加工是指将单晶棒经过切片、磨片、抛光等一系列的工序加工成用来做芯片的薄片。切切片片 在切片前还要滚磨整形、晶体定向、确定 定位面、等一系列的加工处理。切片就是用有金刚石涂层的内园刀片把晶片从晶体上切下来。本讲稿第九页，共十一页磨磨片片 因为用机械的方法加工的晶片是非常粗造的，如图所示，它不可能直接使用，所以必须去处切片工艺残留的表面损伤。磨片磨片-是一个传统的磨料研磨工艺本讲稿第十页，共十一页抛光抛光 普通的磨片完成过后硅片表面还有一个薄层的表面缺陷。现在的抛光是机械加化学，经过抛光工艺后使硅片表面真正达到高度平整、光洁如镜的理想表面。本讲稿第十一页，共十一页