《了不起的芯片》读书有感之四

zhangjsh

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芯片制造读后感

 

1、制造硅晶圆

70年代制备单晶硅棒工艺较为简单。将石英砂去杂熔炼提纯得到单质硅，此时单质硅呈现不规则的晶体排列这就是多晶硅，使用直拉法制晶，将细碎的多晶硅放入拉晶炉中的坩埚里加热，在纯氢气环境下熔化，从拉晶炉上方伸下籽晶体浸没于熔化的硅液面，坩埚与籽晶做相反旋转，籽晶缓慢升起，成品单晶硅棒的晶向排列有序，得到相应直径的单晶硅棒。单晶硅棒需要测定其晶向并根据生产要求按垂直于晶向面进行切割得到晶向准确的单晶硅片。当时切割硅片采用内刃环形刀片法切割，这样的工艺可以预防切刀抖动，最大限度保证硅片的成品率。

< class="p" style="">现代制造硅单晶有两种方法：直拉法和区熔法，都需要单晶炉设备。

 

< class="p" style=""> (1)直拉法把装在坩埚内的多晶硅熔融后用一块硅单晶(常称仔晶或晶种)引导，慢慢提起，出坩埚部分凝固后就成硅单晶体(它的硅原子排列方向与仔晶相同)。当把坩埚内的多晶硅熔体全部提出后，一根硅单晶棒就拉成了。

 

< class="p" style=""> (2)区熔法又分为两种：水平区熔法和立式悬浮区熔法(简称FZ法)。前者主要用于锗、砷化镓等材料。后者主要用于硅，硅密度低(2.33g/cm3、表面张力大(0.0072N/cm)，能用无坩埚悬浮区熔法。该法是在气氛或真空的炉室中，利用高频线圈在单晶籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触处产生熔区，然后使熔区向上移动进行单晶生长。由于硅熔体完全依靠其表面张力和高频电磁力的支托，悬浮于多晶棒与单晶之间，故称为悬浮区熔法。

 

由于不用坩埚，避免了来自坩埚的污染，而且还可以利用悬浮区熔进行多次提纯，所以单晶的纯度高。Fz单晶的氧含量比直拉硅单晶的氧含量低2～3个数量级，但其机械强度却不如直拉单晶硅，在器件制备过程中容易产生翘曲和缺陷。在Fz单晶中掺入氮可提高其强度。区熔硅单晶的最大直径为150mm，并已商品化，直径200mm的产品也已进入市场。

得到单晶硅片后还要对硅片进行机械研磨，磨平切割时留下的刀痕，最终还要进行化学抛光得到镜面的硅片，化学抛光工艺是采用高纯度的发烟硝酸加氢氟酸，经过数秒的化学抛光用纯净水清洗残留的抛光剂，脱水干燥保存。至此作为分立晶体管用硅片就完成了。

2、涂掩膜光敏胶工艺，涂胶机采用真空吸附法将待涂硅片固定在基盘上，先低速旋转滴掩膜胶完成淋胶，然后以大于20000RPM的速度利用离心力将胶涂匀，并用红外线烘干胶膜。

我曾经协助一电子设备公司设计制作过高速淋膜机。

3. 薄膜沉积工艺，我直接触过离子真空镀膜技术，其原理是在高真空环境下将高纯铝靶材通过电离方法将铝镀到工件上的技术。在玻璃制镜行业普遍使用以替代银镜反应，此工艺具有成本低，镀膜牢固度好的优点。
4. EUV光刻技术本人没有接触过，只有浅薄的了解。
5. 刻蚀技术曾经用于扩散法大功率平面二极管制造中，利用化学腐蚀法为扩散好的晶圆倒角，利用丝印法将虫胶液印到硼扩散面其他部位用胶封严，置于塑料容器内加入添加了氢氟酸的硝酸中进行腐蚀，然后分割切片得到合格管芯基片。

wanttrust

小白学习了，谢谢分享                                                                                                                                                             

heleijunjie72

很值得学习的芯片基础资料文集，通俗易懂，从中可以学习很多知识