硅晶片

硅是一种灰色、易碎、四价的非金属化学元素。地壳成分中27.8%由硅组成，仅次于氧含量。硅是自然界中富含的元素。硅可以在石英、玛瑙、赭石和普通滩石中找到。硅片，又称晶片，由硅锭加工而成。数百万晶体管可以通过特殊工艺刻蚀在硅片上，广泛应用于集成电路的制造。

中文名

硅晶片

外文名

Silicon wafer

别名

晶圆片颜色

灰色

特点

易碎

性质

非金属化学元素

硅晶片晶片

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语音

硅属于半导体材料，其自身的导电性不是很好。但是，其电阻率可以通过添加适当的掺杂剂来精确控制。在制造半导体之前，硅必须转化为晶圆片(wafer)。从硅锭的生长开始。单晶硅是原子以三维空间模式周期形成的固体，贯穿整个材料。多晶硅是由许多具有不同晶向的小单晶体单独形成的，不能用作半导体电路。在半导体应用中，多晶硅必须中，多晶硅必须熔化成单晶体。根据大小、质量和终端用户要求，加工硅晶片生成硅锭需要一周到一个月的时间。超过75%的单晶硅晶片是通过的Czochralski(CZ，也叫提拉法)生长方法。

硅晶片检测方法

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硅晶片掺杂

硅锭的生长需要大量的纯多晶硅，将这些块与少量的特殊物体结合起来III、V将民族元素放置在石英坩埚中，称为混合物。添加的混合物使生长的硅锭显示出所需的电特性。最常见的混合物是硼、磷、砷和锑。由于使用的混合物不同，它将成为P型或N型硅锭(P型/硼，N型/磷、锑、砷)。

硅晶片熔融

然后将这些物质加热到硅的熔点-1420摄氏度以上。一旦多晶硅和掺杂剂混合物熔解，便将单晶硅种子放在熔解物的上面，只接触表面。种子的晶向与所需的成品硅锭相同。子晶和用于熔化硅的坩埚应以相反的方向旋转，以使混合均匀。子晶一旦达到晶体生长的条件，就会从熔化物中慢慢提起。生长过程始于快速提拉子晶，以尽量减少生长过程初期子晶中的晶体缺陷。然后降低拖拉速度，增加晶体直径。当达到所需直径时，稳定生长条件以保持直径。由于种子慢慢浮出熔化物，种子与熔化物之间的表面张力在子晶表面形成薄薄的硅膜，然后冷却。在冷却过程中，熔化硅中的原子会根据子晶的晶体结构。当硅锭完全生长时，其初始直径略大于最终晶片所需的直径。

硅晶片切割

接下来，硅锭被雕刻成一个小间隙或一个小平面来显示晶体方向。一旦检查通过，硅锭就被切割成晶片。由于硅很硬，使用金刚石锯准确切割晶片，以获得比所需尺寸更厚的晶片。金刚石锯也有助于减少对晶片的损坏、厚度不均匀、弯曲和翘曲缺陷。

硅晶片研磨

切割晶片后，开始进入研磨过程。研磨晶片，减少前后锯痕和表面损伤。同时，制作薄晶片，帮助释放切割过程中积累的应力。

硅晶片刻蚀和清洗

研磨后，采用氢氧化钠、乙酸和硝酸的混合物进行蚀刻和清洗，以减少研磨过程中的损坏和裂纹。关键的倒角艺是将晶圆片的边缘磨圆，彻底消除未来电路生产过程中损坏的可能性。倒角后，根据最终用户的要求，经常需要抛光边缘，提高整体清洁度，进一步减少损坏。抛光(化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing) 抛光晶圆片是生产过程中最重要的工艺，在超净室进行。超净间从1000到10000，对应于每立方米空间中的颗粒数。肉眼看不到这些颗粒。例如，客厅或办公室的颗粒数约为每立方米500万颗。为了保持清洁，生产工人必须穿能覆盖全身而不吸引和携带颗粒的清洁服。在进入超净间前，工人必须进入吸尘室内以吹走可能积聚的任何颗粒。大多数生产的硅晶片都经过两三次抛光，抛光材料是细浆或抛光化合物。在大多数情况下，晶圆片只是正面抛光，而300毫米的晶圆片需要双面抛光。除双面抛光外，抛光还会使晶圆片的一面像镜子一样。抛光表面用于生产电路，必须无突起、微纹、划痕和残留损坏。

抛光过程分为切割和最终抛光两个步骤。抛光垫和抛光浆应用于这两个步骤。切割过程是去除硅上的薄层，生产表面无损的晶圆片。最终抛光不去除任何物质，只去除抛光表面切割过程中产生的微坑。抛光后，晶片应通过一系列清洗槽进行清洗，以去除表面颗粒、金属划痕和残留物。之后，经常擦洗背面以去除最小颗粒。清洗后，根据最终用户的要求对晶片进行分类，并在高强度照明或激光扫描系统下进行检查，以发现不必要的颗粒或其他缺陷。最过一系列严格的检测，最终的晶圆片被包装在盒子里，并用胶带密封。然后把它们放在真空包装的塑料盒子里，然后用防护紧密的盒子包装，以确保没有颗粒和水分进入盒子。

硅晶片产品应用

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硅生产半导体或芯片。晶片上刻有数百万晶体管，比人的头发小几百倍。通过控制电流管理数据，半导体形成各种文字、数字、声音、图像和颜色。它们广泛应用于集成电路，间接应用于地球上的每个人。这些应用有的是计算机、电信、电视等日常应用，有的进的微波传输、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御系统和NASA航天飞机。

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