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.

Presentation on theme: "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."— Presentation transcript:

1

2

3

4

5 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

6 2. 矽晶圓（單晶） （目的：研究結晶速度） 1953年 Teal ＆ Little 應用在 single crystal之生長
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

7 石墨坩堝 (graphite crucible)
（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

8

9 b、加熱器、絕熱元件 － 石墨 SiO（g） + 2C → SiC + CO（g） SiC會改變石墨的電性和熱傳體性質
的碳污染

10

11 → （避免SiO回至矽湯，而使晶圓產生 差排）
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）

12

13 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

14 （2）長單晶： a、 加料 B（硼）－ P- 型矽晶，B－Si alloy P（磷）－ N- 型矽晶，P－Si alloy
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）

15 b、 熔化 T ＞ 1420℃ （Si：Mp：1410℃） 控制：能量供應及坩堝位置

16 c、 頸部成長（neck growth） 目的：清除殘留在晶種內的差排，讓其 依｛111｝滑動至表面。
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。

17

18 d、 晶冠成長（crown growth） 長完頸部之後，降低拉升速度及溫度， 頸部直徑逐漸增大到所需的大小。
晶冠角度（直徑增加速度）→ 影響晶體品質

19 e、 晶體成長（body growth） 調整拉升速度及溫度，直徑控制在 ± 2mm之間，坩堝在晶體成長過程，
必須不斷地上升來維持固定的液面 位置（液面相對於加熱器之位置） 控制參數：溫度梯度、拉升速度、晶種轉速、坩堝轉速、Ar氣流量……

20 f、 尾部成長（tail growth） 晶棒直徑逐漸縮小，並與液面分開，避免熱應力使晶體產生差排及滑移面。