單晶硅片的應(yīng)用及加工工藝流程

單晶硅也稱硅單晶，是電子信息材料中最基礎(chǔ)性材料，屬半導(dǎo)體材料類。單晶硅主要用于半導(dǎo)體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽能電池。

單晶硅片是單晶硅棒經(jīng)由一系列工藝切割而成的，制備單晶硅的方法有直拉法（CZ法）、區(qū)熔法（FZ法）和外延法，其中直拉法和區(qū)熔法用于制備單晶硅棒材。區(qū)熔硅單晶的最大需求來自于功率半導(dǎo)體器件。

直拉法：簡稱CZ法，CZ法的特點是在一個直筒型的熱系統(tǒng)匯總，用石墨電阻加熱，將裝在高純度石英坩堝中的多晶硅熔化，然后將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，同時轉(zhuǎn)動籽晶，再反轉(zhuǎn)坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過引晶、放大、轉(zhuǎn)肩、等徑生長、收尾等過程，得到單晶硅。

區(qū)熔法：是利用多晶錠分區(qū)熔化和結(jié)晶半導(dǎo)體晶體生長的一種方法，利用熱能在半導(dǎo)體棒料的一端產(chǎn)生一熔區(qū)，再熔接單晶籽晶。調(diào)節(jié)溫度使熔區(qū)緩慢地向棒的另一端移動，通過整根棒料，生長成一根單晶，晶向與籽晶的相同。區(qū)熔法又分為兩種：水平區(qū)熔法和立式懸浮區(qū)熔法。前者主要用于鍺、GaAs等材料的提純和單晶生長。后者是在氣氛或真空的爐室中，利用高頻線圈在單晶籽晶和其上方懸掛的多晶硅棒的接觸處產(chǎn)生熔區(qū)，然后使熔區(qū)向上移動進(jìn)行單晶生長。由于硅熔體完全依靠其表面張力和高頻電磁力的支托，懸浮于多晶棒與單晶之間，故稱為懸浮區(qū)熔法。

工藝流程：

直拉法加工工藝：加料→熔化→縮頸生長→放肩生長→等徑生長→尾部生長，長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。

懸浮區(qū)熔法加工工藝：先從上、下兩軸用夾具精確地垂直固定棒狀多晶錠。用電子轟擊、高頻感應(yīng)或光學(xué)聚焦法將一段區(qū)域熔化，使液體靠表面張力支持而不墜落。移動樣品或加熱器使熔區(qū)移動。這種方法不用坩堝，能避免坩堝污染，因而可以制備很純的單晶，也可采用此法進(jìn)行區(qū)熔。

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