单晶生长技术台湾的.ppt

矽晶圓材料技術 1. 原料： 主要供應廠商 — Applied Materials （應用材料） 國內第一家（1997年7月開始量產） — 中德電子材料（8吋） 多晶矽 － 矽石還原反應 + 純化還原精製 SiO2 + C → Si + CO2 * * 2. 矽晶圓（單晶） 1918年 Czochralski首先發明 （目的：研究結晶速度） 1953年 Teal ＆ Little 應用在 single crystal之生長 （1）?設備： a、坩堝 － 石英坩堝（quartz crucible） 石墨坩堝 (graphite crucible) 石英坩堝在高溫會軟化，須藉外圍的石墨坩堝來固定，以防止變形。石墨坩堝必須使用高純度等級，以避免污染。 SiO2 + Si（l） → 2SiO b、加熱器、絕熱元件 － 石墨 在高溫之下，從液面所揮發出的SiO氣體會與石墨產生以下之反應： SiO（g） + 2C → SiC + CO（g） SiC會改變石墨的電性和熱傳體性質 CO氣體則可能溶回矽熔湯內，造成晶棒 的碳污染 目前柴氏長晶爐，都必須在真空下操作，真空度10 torr ～ 50 torr，以有效控制從液面揮發出來的SiO量，而SiO氣體可藉由上爐室頂部不斷吹入的Ar氣帶走。 → （避免SiO回至矽湯，而使晶圓產生 差排） c、晶棒 / 坩堝拉伸旋轉機構。 d、氣氛壓力控制：Ar氣流量控制、 真空系統、壓力控制閥 e、控制系統 （2）長單晶： a、 加料 矽多晶（polysilicon）+ 合金（dopant） B（硼）－ P- 型矽晶，B－Si alloy P（磷）－ N- 型矽晶，P－Si alloy 目的：控制電阻值（降低電阻） b、 熔化 T ＞ 1420℃ （Si：Mp：1410℃） 控制：能量供應及坩堝位置 c、 頸部成長（neck growth） 將〈100〉或〈111〉方向的晶種（seed）漸漸浸入熔液中，接著將晶種往上拉升，並使直徑逐漸縮小到一定大小（4～6 mm），長10～20 cm之長度。 目的：清除殘留在晶種內的差排，讓其 依｛111｝滑動至表面。 *