大硅片制造工艺:揭秘半导体领域的基石!

原创 半导体前沿 2024-07-10 14:52

第七届半导体大硅片论坛将于2024年9月26-27日浙江丽水召开。会议由亚化咨询主办,工业参观浙江丽水中欣晶圆工厂(限名额)

在当今科技日新月异的时代,硅片作为半导体产业的核心材料,其制造工艺的重要性不言而喻。特别是在芯片自主可控和工艺升级的超级周期下,大硅片的制造工艺更是成为了国内半导体产业关注的热点。本文将带您深入了解大硅片的制造工艺,揭秘这一领域的奥秘。
硅片的基础与分类
硅片,顾名思义,是由硅材料制成的薄片,是制造集成电路和太阳能电池等电子器件的基础。根据用途和制造工艺的不同,硅片可以分为多种类型,如抛光片、退火片、外延片、结隔离片和绝缘体上硅片等。其中,抛光片是最基础且应用最广泛的类型,用于制造各类存储半导体。
大硅片的制造工艺
大硅片的制造工艺主要包括原料准备、单晶生长、切片、研磨、抛光、清洗和检测等多个环节。
1. 原料准备
大硅片的原料主要是多晶硅。首先,将多晶硅和掺杂剂放入单晶炉内的石英坩埚中,通过加热至1000多度,使其熔化。这一过程是单晶硅生长的基础。
2. 单晶生长
单晶生长是大硅片制造的关键步骤。主要有两种工艺:直拉法(CZ法)和区熔法(FZ法)。
直拉法(CZ法):这是目前主流的生产工艺,约占全球单晶硅棒产量的九成。通过将籽晶插入熔融的多晶硅中,经过引晶、放大、转肩、等径生长和收尾等步骤,最终生长出单晶硅棒。直拉法工艺成熟,容易生产大直径单晶硅。
区熔法(FZ法):区熔法利用电加热多晶硅棒,通过单晶硅籽晶向下拉出融化的单晶硅棒。虽然区熔法生产的单晶硅棒纯度高,但由于工艺所限,目前主要用于生产8英寸及以下尺寸的单晶硅棒。
3. 切片
单晶硅棒生长完成后,需要进行切片处理。采用先进的线切割工艺,将单晶硅棒切成合适厚度的硅片。切片后,硅片还需经过倒角研磨等工序,以确保其尺寸和平整度。
4. 研磨与抛光
研磨和抛光是硅片制造中的关键环节。研磨通过金刚石砂轮对硅片进行打磨,去除表面粗糙层。抛光则使用抛光浆与抛光布,搭配适当的温度、压力和旋转速度,进一步消除前制程所留下的机械伤害层,确保硅片表面的平整度和洁净度。
5. 清洗与检测
清洗环节去除硅片表面的有机物、颗粒和金属等杂质,以确保硅片表面的洁净度。随后,通过平坦度、电阻率测试仪和精密的粒子计数器等设备,对硅片进行检测,确保其厚度、平坦度、局部平坦度、弯曲度、翘曲度和电阻率等指标符合客户需求。
大硅片的未来展望
随着科技的不断进步和市场需求的持续增长,大硅片在半导体产业中的重要性日益凸显。特别是在新能源汽车、5G通信、人工智能等新兴领域,对高性能、高可靠性的半导体产品需求不断增加,进一步推动了大硅片制造技术的发展。
未来,大硅片制造工艺将更加注重提高生产效率、降低成本和提升产品质量。同时,随着第三代半导体材料如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的崛起,大硅片制造工艺也将迎来新的变革和挑战。
结语
大硅片作为半导体产业的核心材料,其制造工艺的每一步都至关重要。通过不断优化和创新制造工艺,我们可以生产出更高质量、更大尺寸的大硅片,为半导体产业的发展提供坚实支撑。让我们共同期待大硅片在未来的辉煌成就!

2024年9月26日-27日在浙江·丽水举办“第七届半导体大硅片论坛”。会议由亚化咨询主办,浙江丽水中欣晶圆半导体科技公司提供参观支持,多家领先大硅片企业和相关材料、设备商参与,探讨全球与中国半导体大硅片市场格局,大硅片项目规划与建设进展,供需与价格趋势,制造技术与关键材料、设备,以及电子级多晶硅与硅材料最新进展等。

亚化咨询现已推出《中国半导体大硅片年度报告2024》(5月版),共112页,内容包括市场供需分析及预测、企业分析及预测、项目整理、项目设备情况、进出口情况、全球行业格局分析等多个内容。

关于亚化咨询

亚化咨询是国内领先的新兴能源、材料领域的产业智库,2008年成立于上海浦东。业务范围:咨询研究、会议培训、产业中介。重点关注:新兴能源、材料产业,如煤化工、高端石化、光伏、氢能与燃料电池、生物能源材料、半导体、储能等。


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