当前所在的位置:首页 > 技术文献

技术文献

一文看懂显微镜下硅片和晶圆的区别

作者:天津微仪光学 日期:2019-03-13 14:30:53

  微仪光学带您一文看懂硅片和晶圆的区别。天津微仪光学仪器有限公司是一家集显微镜、显微镜自动化、显微专用摄像系统及图像分析系统的研发、生产及销售为一体的多元化高科技企业。

  

晶圆的概念:

  晶圆是指硅半导体集成电路制造所用的硅晶片,由于其外形爲圆形,故称爲晶圆;在硅晶片上可加工制造成各种电路元件构造,而成爲有特定电性功用之IC产品。晶圆的原始资料是硅,而地壳外表有用之不竭的二氧化硅。

 

晶圆的制造进程:

  晶圆是制造半导体芯片的根本资料,半导体集成电路最次要的原料是硅,因而对应的就是硅晶圆。

  硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的方式普遍存在于岩石、砂砾中,硅晶圆的制造可以归结爲三个根本步骤:硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。www.wyyqcj.com

  首先是硅提纯,将沙石原料放入一个温度约爲2000℃,并且有碳源存在的电弧熔炉中,在低温下,碳和沙石中的二氧化硅停止化学反响(碳与氧结合,剩下硅),失掉纯度约爲98%的纯硅,又称作冶金级硅,这对微电子器件来说不够纯,由于半导体资料的电学特性对杂质的浓度十分敏感,(金相显微镜)因而对冶金级硅停止进一步提纯:将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢停止氯化反响,生成液态的硅烷,然后经过蒸馏和化学复原工艺,失掉了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%,成爲电子级硅。

  接上去是单晶硅生长,最常用的办法叫直拉法。如下图所示,高纯度的多晶硅放在石英坩埚中,并用里面围绕着的石墨加热器不时加热,温度维持在大约1400℃,炉中的空气通常是惰性气体,使多晶硅熔化,同时又不会发生不需求的化学反响。爲了构成单晶硅,还需求控制晶体的方向:坩埚带着多晶硅熔化物在旋转,把一颗籽晶浸入其中,并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转,同时渐渐地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端,按籽晶晶格陈列的方向不时地生长上去。因而所生长的晶体的方向性是由籽晶所决议的,在其被拉出和冷却后就生长成了与籽晶外部晶格方向相反的单晶硅棒。用直拉法生长后,单晶棒将按适当的尺寸停止切割,然后停止研磨,将凹凸的切痕磨掉,再用化学机械抛光工艺使其至多一面润滑如镜,晶圆片制培养完成了。

  单晶硅棒的直径是由籽晶拉出的速度和旋转速度决议的,普通来说,上拉速率越慢,生长的单晶硅棒直径越大。而切出的晶圆片的厚度与直径有关,虽然半导体器件的制备只在晶圆的顶部几微米的范围内完成,但是晶圆的厚度普通要到达1mm,才干保证足够的机械应力支撑,因而晶圆的厚度会随直径的增长而增长。

  晶圆制造厂把这些多晶硅融解,再在融液里种入籽晶,然后将其渐渐拉出,以构成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐步生成,此进程称爲“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成爲集成电路工厂的根本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。

 

晶圆的根本原料:

  硅是由石英砂所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成硅晶棒,成爲制造集成电路的石英半导体的资料,经过照相制版,研磨,抛光,切片等顺序,将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒,然后切割成一片一片薄薄的晶圆。

  

硅片的定义:

  硅片是制造晶体管和集成电路的原料。普通是单晶硅的切片。硅片,是制造集成电路的重要资料,经过对硅片停止光刻、离子注入等手腕,可以制成各种半导体器件。用硅片制成的芯片有着惊人的运算才能。迷信技术的开展不时推进着半导体的开展。自动化和计算机等技术开展,使硅片(集成电路)这种高技术产品的造价已降到非常昂贵的水平。

 

硅片的规格:

  硅片规格有多种分类办法,可以依照硅片直径、单晶生长办法、掺杂类型等参量和用处来划分品种。

  

按硅片直径划分:

  硅片直径次要有3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸(300mm),目前已开展到18英寸(450mm)等规格。直径越大,在一个硅片上经一次工艺循环可制造的集成电路芯片数就越多,每个芯片的本钱也就越低。因而,更大直径硅片是硅片制各技术的开展方向。但硅片尺寸越大,对微电子工艺设各、资料和技术的要求也就越高。

  

按单晶生长办法划分:

  直拉法制各的单晶硅,称爲CZ硅(片);磁控直拉法制各的单晶硅,称爲MCZ硅(片);悬浮区熔法制各的单晶硅,称爲FZ硅(片);用内涵法在单晶硅或其他单晶衬底上生长

硅内涵层,称爲内涵(硅片)。

 

硅片和晶圆的区别:

  未切割的单晶硅资料是一种薄型圆片叫晶圆片,是半导体行业的原资料,割后叫硅片,经过对硅片停止光刻、离子注入等手腕,可以制成各种半导体器件。