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第140章 硅晶圆(2 / 2)

九的纯度以上,每次蒸馏可去除特定沸点的杂质元素。

达到纯度要求的三氯氢硅置入反应炉加热至一千一百度,高纯度的三氯氢硅与氢气发生还原反应,变成更多的氢气和氯化氢气体,硅原子沉积在硅芯上形成多晶硅棒,这时候的硅晶体要达到九个九以上的纯度才算合格。

多晶硅还不能用来直接制造芯片,还需要进入单晶炉,重新加热至一千四百二十度融化,通过籽晶的旋转提拉,让硅原子沿籽晶晶格方向生长为单晶硅棒,同时进一步去除杂质。

当前最先进工艺的硅晶圆是十二英寸,换算成公制直径要达到三百毫米以上,这就要求从单晶炉培育出来的硅棒直径要超过这个尺寸。

罗平他们也见到了巨大的成品硅晶棒,长度超过两米,总重量三百多公斤,散发着乌黑的光泽巨大圆柱体。

硅晶棒表面还要抛光,变成标准尺寸圆柱体,掐头去尾截成几段,更小的尺寸方便进行切片。

硅材料是半导体,不能用电火花线切割,需要用专业的金刚石多线切割设备进行切片,切出来的晶圆厚度一毫米左右,正负误差不高于一微米,在切割过程中,整个晶棒要损失三分之一左右的质量。

两米长的硅棒,可以切出大约一千五百多片十二英寸的合格硅晶圆片。

切割出来的硅晶圆还需要双面研磨,达到七百七十五微米的标准厚度,然后磨削晶圆边缘成圆弧形,去除边缘应力,防止崩边损伤。

研磨倒角过后,晶圆需要进入退火炉加热至一千度,在氢气或者氩气氛围中高温处理一到两个小时,用以修复晶圆内部晶格缺陷,消除前面机械加工过程中的残余应力。

退火处理后的硅晶圆,还要经过氢氟酸和硝酸混合液清洗,进一步去除表面机械损伤和金属杂质。

清洗后的硅晶圆进入化学机械抛光机,配合硅胶研磨垫和含二氧化硅颗粒的碱性研磨液,进行化学腐蚀与机械摩擦双重加工,以达到纳米级平整度,使晶圆表面达到镜面效果,满足后面的光刻需求。

抛光过后,使用兆声波清洗机去除晶圆表面颗粒和残留物,再经过激光缺陷检测仪和原子力显微镜双重检测,精度和表面粗糙度都符合要求,一片硅晶圆才算制备成功,可以进入下一步微电路加工制造流程。

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