半導(dǎo)體行業(yè)之晶體生長(zhǎng)和硅片準(zhǔn)備（五）

生長(zhǎng)缺陷

在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中，由于某些條件的引入將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷的生成。一個(gè)缺陷被人們稱之為滑倒，這種缺陷具體指代的是晶體沿著晶面的滑移(如下圖所示可以看到)。另一個(gè)問(wèn)題是雙胞胎晶體。這是在晶體一分為二生長(zhǎng)的過(guò)程中，同一界面的晶體向不同方向發(fā)展的現(xiàn)象。這兩種缺陷產(chǎn)生的原因都是晶體之間的排斥現(xiàn)象。

雜質(zhì)

除了在材料和處理過(guò)程中產(chǎn)生的不需要的雜質(zhì)，CZ過(guò)程本身也會(huì)添加兩種晶體雜質(zhì)。一種是二氧化硅坩堝中的氧氣。另一個(gè)是來(lái)自加熱區(qū)而來(lái)的石墨。氧在合成的晶圓片和電路中具有電活性。碳可以促進(jìn)氧的沉淀。

結(jié)束打磨

從晶體取出種植機(jī)后，晶體要經(jīng)過(guò)一系列步驟才可以最終產(chǎn)生成為成品晶圓。首先是晶體以用鋸子切割的方式加以裁剪在可以看到。

直徑磨削

在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體的長(zhǎng)度的變化直徑也會(huì)隨之而產(chǎn)生一定的變化(如下圖所示)。晶圓加工過(guò)程，配有各種晶圓支架和自動(dòng)設(shè)備，這些都要求對(duì)晶圓的直徑嚴(yán)格控制，以盡量減少翹曲和搬運(yùn)工具造成晶圓破碎。

直徑磨削是在無(wú)心磨床上進(jìn)行的一種機(jī)械操作。這臺(tái)機(jī)器不需要磨砂機(jī)就能把晶體磨成正確的直徑，通過(guò)夾緊到一個(gè)固定中心點(diǎn)的車床式磨床上即可。

晶體取向，電導(dǎo)率和電阻率檢查

在將晶體提交到晶圓制備步驟之前，有必要確定其是否符合我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的取向和電阻率規(guī)范。

晶體取向(如下圖所示)由x射線衍射或準(zhǔn)直光折射可以探測(cè)出來(lái)。在這兩種方法中，晶體的一端被蝕刻或拋光以去除鋸傷。接下來(lái)，晶體被安裝在折射裝置上，儀器和x射線或準(zhǔn)直光從晶體表面反射到照相底片(x射線)或屏幕上(準(zhǔn)直光)。圖案形成在板或屏上，這樣就可以顯示生長(zhǎng)晶體的晶體平面(方向)。下圖所示的模式代表了一個(gè)方向。

大多數(shù)晶體都生長(zhǎng)在離主晶狀體幾度的地方。這種方向的偏離在晶圓制造中提供了幾個(gè)好處，特別是離子注入過(guò)程中更加常用。其原因?qū)⒃谥蟮牟糠种姓f(shuō)明。晶體被放置在一個(gè)切片塊上，以確保晶圓將被切割為正確的方向。

因?yàn)槊總€(gè)晶體都是摻雜的，一個(gè)重要的電學(xué)檢查是電導(dǎo)率類型(N或P)，以確保使用正確的摻雜劑類型。熱點(diǎn)探針連接到一個(gè)極性計(jì)上，它是用來(lái)產(chǎn)生空穴或電子的(取決于晶體中的類型）。電導(dǎo)率類型可以被顯示在儀表上。

注入晶體的摻雜量由電阻率決定，并且可以使用四點(diǎn)探頭進(jìn)行測(cè)量。見(jiàn)后面章節(jié)對(duì)此的詳細(xì)描述。后續(xù)我們將展示n型和p型硅的電阻率與摻雜濃度的關(guān)系。由于摻雜劑的變化，在生長(zhǎng)過(guò)程中，電阻率將沿著晶體的軸線進(jìn)行檢查。這種變化導(dǎo)致晶圓片分為幾個(gè)電阻率規(guī)格范圍。在稍后的過(guò)程中，晶圓可以按不同的電阻率范圍來(lái)滿足客戶不同規(guī)格的要求。

審核編輯：劉清