化學在光電工業之應用台積電 - 矽晶圓

蔡東樺 4A2L0079林佐相 4A2L0080張程翔 4A2L0097

大綱P3~5 　蔡東樺 -4A2L0079P6~13 　林佐相 -4A2L0080

P14~16 　張程翔 -4A2L0097

(1) 矽的初步純化 方程式： SiO2 + C → Si + CO2 SiO2 + 2C → Si + 2CO 流程：把石英砂加碳，然後加熱還原後，就可以得到冶金級矽囉！(2) 多晶矽製造 西門子式製程方程式： Si + 3HCl → HSiCl3 + H2 ( 氯化 ) HSiCl3 → HSiCl3 ( 蒸餾 ) HSiCl3 + H2→Si + 3HCl ( 分解 )　　西門子式製程是最古早的製程，是用來製造半導體級多晶矽的，目前有 75% 左右的公司採用。優點是良率高，但缺點則是投資成本高、製造成本高、汙染較嚴重。　　基於此，另外還有一些製成方式，如改良式西門子製程、 REC 式製成等，目前有少量公司採用，優點是較便宜、省電、輕汙染，缺點則是良率較低，一般是用在製造太陽能級矽晶圓用。

(3) 矽晶圓製程一．長晶 ( 拉晶 ) 製程方式： 單晶矽： CZ 法、 FZ 法 多晶矽： casting

基本上，就是先將從多晶矽大廠拿到的多晶矽給融掉，然後插入一根棒子，轉一轉，拉一拉，一根晶棒就完成了！

二．切晶 主要程序： 切割：把一根矽棒切害成一片片的矽晶圓

圓邊→磨光→拋光資料來源 :http://tw.myblog.yahoo.com/bio-diesel/article?mid=4000

一、何謂「晶圓」？　　「晶圓」乃是指矽半導體積體電路製作所用之矽晶片，由於其形狀為圓形，故稱為晶圓；在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構，而成為有特定電性功能之 IC產品。　　　「晶圓」的原始材料是「矽」，地殼表面有著取之不盡用之不竭的二氧化矽，二氧化矽礦石經由電弧爐提煉，鹽酸氯化，並經蒸餾後，製成了高純度的多晶矽，其純度高達  0.99999999999。晶圓製造廠再將此多晶矽融解，再於融液內摻入一小粒的矽晶體晶種，然後將其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶矽晶棒，由於矽晶棒是由一顆小晶粒在熔融態的矽原料中逐漸生成，此過程稱為「長晶」，矽晶棒再經過研磨、拋光、切片後，即成為積體電路工廠的基本原料 ----矽晶圓片，這就是「晶圓」。　　　「晶圓」的製造是整個電子資訊產業中最上游的部份，「晶圓」產業的發展優劣，直接影響半導體工業，也可從中觀察出整個資訊產業的發展趨勢。

製造流程

拋光矽晶圓  (Polished Wafer)

高純度半導體等級之拋光矽晶圓。 種類： P型和N型 尺寸： 6”、 8” 和 12” 應用產品：DRAM、 Logic

  磊晶矽晶圓  (Epi Wafer)

即在高純度半導體等級之拋光矽晶圓上，運用化學沈積法生成不同厚度的高純度磊晶。 種類： P/P-, P/P+, N/N+…等，依據不同類型的磊晶而定。尺寸： 6”、 8” 和 12” 加上不同厚度的磊晶 應用產品：DRAM、 Logic、 Flash、MEMS和 CIS

氬氣回火矽晶圓  ( Argon Anneal wafer )

拋光矽晶圓的表面經過氬氣的熱處理，使表面達到所要求的條件。 種類： P型和N型尺寸： 6”、 8” 和 12” 應用產品：Logic、 Flash、MEMS和 IC、 LCD Driver

氦氣回火矽晶圓 ( Hai Wafer)

拋光矽晶圓的表面經過氦氣的熱處理，使表面達到所要求的條件。 種類： P型和N型尺寸： 6”、 8” 和 12” 應用產品：Logic、 Flash、MEMS和 IC、 LCD Driver

  絕緣矽晶圓 ( Silicon on Insulator wafer )

在兩層矽晶圓之間，加入絕緣體，可使兩者之間的寄生電容比原來的少上一倍。種類：多樣性，依據不同類型的絕緣體而定。尺寸： 6”、 8” 和 12” 搭配不同厚度的絕緣體而定 應用產品：Logic、MEMS和 CPU

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參考資料http://www.sumitronics.com.tw/SiWafer.html http://

www.mem.com.tw/news/images/N071228002020071228115654.jpg

矽晶圓 (Silicon Wafer)的材料為 "矽 "(Si)，其來源由砂石 (主要成分二氧化矽 )萃取出所需的矽元素後，經還原等處理，可萃得約  98%野晶體 (粗晶體 )，再經純化過程，可得純化多晶矽，其形狀為粒狀或棒狀，純度高達 99.999999999%。再將多晶矽融化，並在熔融液內摻入一小顆矽晶體晶種，慢慢拉可形成圓柱狀的單晶矽晶棒。一根八吋矽晶棒重量約一百二十公斤經過研磨、拋光、切割後，即成為積體電路  (IC) 工廠的一片片八吋矽晶圓，依面積大小可分為直徑五吋、六吋、八吋及十二吋等規格。矽晶棒所切割出的晶圓中，品質較好的稱為生產晶圓 (Prime Wafer)，更高級的稱為磊晶圓 (Epi Wafer)，生產晶圓及磊晶圓幾乎都集中在矽晶圓棒的中間部分。頭尾兩端所切出的晶圓，出現瑕疵的機會較大，通常用做非生產用途，稱為測試晶圓 (Monitor/Dummy Wafer)。

晶圓介紹晶圓（Wafer）是指矽半導體集成電路製作所用的矽晶片，由於其形狀為圓形，故稱為晶圓。晶圓是生產集成電路所用的載體，一般意義晶圓多指單晶矽圓片。晶圓是最常用的半導體材料，按其直徑分為 4英寸、 5英寸、 6英寸、 8英寸等規格，近來發展出 12英寸甚至研發更大規格（ 14英吋、 15英吋、 16英吋、……

20英吋以上等）。晶圓越大，同一圓片上可生產的 IC就越多，可降低成本；但對材料技術和生產技術的要求更高。一般認為矽晶圓的直徑越大，代表著這座晶圓廠有更好的技術，在生產晶圓的過程當中，良品率是很重要的條件。

製作過程二氧化矽礦石經由電弧爐提煉，鹽酸氯化並經蒸餾後，製成了高純度的多晶矽，其純度高達99.999999999%。晶圓製造廠再將此多晶矽熔解，再於溶液內摻入一小粒的矽晶體晶種，然後將其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶矽晶棒，由於矽晶棒是由一顆小晶粒在融熔態的矽原料中逐漸生成，此過程稱為「長晶」。矽晶棒再經過研磨，拋光，切片後，即成為積體電路工廠的基本原料——矽晶圓片，這就是「晶圓」。簡單的說，單晶矽圓片由普通矽砂拉製提煉，經過溶解、提純、蒸餾一系列措施製成單晶矽棒，單晶矽棒經過拋光、切片之後，就成為了晶圓。晶圓經多次光罩處理，其中每一次的步驟包括感光劑塗佈、曝光、顯影、腐蝕、滲透或蒸著等等，製成具有多層線路與元件的 IC晶圓，再交由後段的測試、切割、封裝廠，以製成實體的積體電路成品。資料來源 :http://140.128.36.81/2013cel/%E7%B5%B1%E8%A8%88%E5%9C

%A8%E5%B7%A5%E5%BB%A0%E7%9A%84%E5%AF%A6%E5%8B%99%E6%87%89%E7%94%A8/ch2-2.html