硅锭

硅锭制造工艺

硅锭生长所需的时间因多种因素而异。超过 75% 的单晶硅片是通过Czochralski（CZ）方法生长的，这种方法使用大块原始多晶硅。这些硅块与少量称为掺杂剂的元素一起被放入石英坩埚中，其中最常见的元素是硼、磷、砷和锑。在纯硅中添加掺杂剂可增强其导电性能。根据所使用的掺杂剂，硅锭会变成 P 型或 N 型（硼：P 型；磷、锑、砷：N 型）。

然后将硅锭加热到高于硅熔点的温度，约 1420°C。多晶硅和掺杂剂组合液化后，被称为 "子晶"的单晶硅晶体被放置在熔体顶部，几乎不接触表面。子晶的晶向与成品硅锭所需的晶向相同。为实现掺杂均匀性，子晶和熔硅坩埚以相反的方向旋转。一旦晶体生长的条件得到满足，子晶晶体就会慢慢从熔体中取出。晶体生长开始时会快速拉动子晶，以便在晶体生长过程开始时尽量减少硅锭内晶体缺陷的数量。然后降低拉速，使晶体的直径略大于最终所需的直径。达到目标直径后，稳定生长条件以保持直径。当子晶慢慢升到熔体上方时，子晶和熔体之间的表面张力会使硅薄膜附着在子晶上，然后冷却。在冷却过程中，熔化硅中的原子会按照子晶的晶体结构定向。

硅锭完全长成后，将其研磨成粗略的尺寸，直径比成品硅晶圆的预期直径稍大一些。然后，根据硅片直径、客户规格或 SEMI 标准，给硅锭打上缺口或平面，以指示其方向。通过一系列检查后，硅锭被切成硅片。