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半导体大硅片行业报告: 12 英寸硅片、 8 英寸硅片国产替代(28页)

行业报告下载 2020-04-27 45 管理员

根据硅片生产流程,首先通过提纯硅氧化得到多晶硅,其后通过单晶硅生长工艺得到硅 片原始材料单晶锭,再通过切片、研磨、抛光等硅片制造工艺得到抛光硅片。通过对抛 光硅片进行特殊工艺处理,可得到退火片、外延片等具备特殊性能硅片。直拉法生长技术是目前较为主流长晶工艺。单晶硅是由单一籽晶生长的单晶体硅材料, 它具有晶格完整、缺陷和杂质很少等特点。根据单晶硅生长方式进行分类,可将其分为区熔单晶硅(FZ-Si)和直拉单晶硅(CZ-Si),其中所涉及的工艺为区熔法和直拉法。 相较于区熔法,直拉法能支持 12 英寸等大尺寸硅片生产,而区熔法则用于 8 英寸及以 下尺寸硅片生产。所以,直拉法是目前较为主流长晶工艺。 直拉法主要工艺包括多晶硅原料装料、多晶硅融化、种晶、缩颈、放肩、等径生长和收 尾等。直拉法制备工艺是通过加热放置于坩埚内的多晶硅原料使其成为溶液,并通过安 置在炉体上方的籽晶轴,使得单晶晶种能与硅溶液进行接触。通过籽晶轴转动和上下移 动,硅液会沿着籽晶表面凝结和生长,最终形成单晶锭。随着直拉法工艺不断深入,基 于基础工艺的新工艺在持续开发,目前已开发出磁控直拉单晶生长、连续加料直拉单晶 硅生长和重装料直拉单晶生长等工艺。

在直拉单晶生长过程中需要添加不同元素以满足不同需求。为满足不同器件制备的要 求,在晶体生长时需要掺入微量电学性的杂质(掺杂剂)。其中 P 型半导体,硼(B) 是最常用的掺杂剂;而对于 N 型半导体,磷(P)、砷(As)和锑(Sb)都可以作为掺 杂剂。除掺杂剂外,一般情况下在直拉过程中需要避免杂质引入,否则将影响单晶硅、 器件的性能和质量。由于单晶硅生长情况对于硅片生产影响较大,所以单晶硅生长技术 在硅片生产中是关键技术之一。 总结:单晶锭是硅片生产原料,目前生产单晶锭以直拉法为主。在生产过程中通过添加 不同的掺杂剂以制备具有不同性能的半导体,但需要对其他杂质进行严格管控,否则成 品质量将受到影响。所以,单晶硅生长技术在硅片生产中是关键技术之一。 1.1.2 从“锭”到“片” 硅片制造工艺实现从“锭”到“片”转换。当完成单晶硅生长工艺后,需要通过硅片制 造技术来实现硅片生产。根据生产流程,单晶硅锭需要通过切断、切片、研磨、抛光、 清洗五大步骤从而得到抛光硅片。其中,通过切断得到适合切片的晶棒;切片是将晶棒 切成具有一定厚度和平整度的硅片;研磨工艺,可去除硅片切片表面残留的损伤层。

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