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大硅片行业报告(31页)

行业报告下载 2020-07-16 1 管理员

根据尺寸分类,半导体硅片的尺寸(以直径计算)主要有 50mm(2 英寸)、75mm (3 英寸)、100mm(4 英寸)、150mm(6 英寸)、200mm(8 英寸)与 300mm(12  英寸)等规格。 1965 年,戈登•摩尔提出摩尔定律:集成电路上所集成的晶体管数量,每隔 18 个 月就提升一倍,相应的集成电路性能增强一倍,成本随之下降一半。对于芯片制造企业 而言,这意味着需要不断提升单片硅片可生产的芯片数量、降低单片硅片的制造成本以 便与摩尔定律同步。半导体硅片的直径越大,在单片硅片上可制造的芯片数量就越多, 单位芯片的成本随之降低。在摩尔定律的影响下,半导体硅片正在不断向大尺寸的方向 发展。硅片的尺寸越大,相对而言硅片边缘的损失会越小,有利于进一步降低芯片的成 本。例如,在同样的工艺条件下,300mm 半导体硅片的可使用面积超过 200mm 硅 片的两倍以上,可使用率(衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标)是 200mm 硅片 的 2.5 倍左右。

根据制造工艺分类,半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片与以 SOI 硅片为代 表的高端硅基材料。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。抛光片经过外 延生长形成外延片,抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成 SOI 硅片。半导体硅片的生产流程包括拉晶—>滚磨—>线切割—>倒角—>研磨—>腐蚀—>热 处理—>边缘抛光—>正面抛光—>清洗—>检测—>外延等步骤。其中拉晶、研磨和抛光 是保证半导体硅片质量的关键。 单晶生长技术的重点在于保证拉制出的硅锭保持极高纯度水平(纯度至少为 99.999999999%)的同时,有效控制晶体缺陷的密度。当前制备单晶硅技术主要分为 悬浮区熔法(FZ 法)和直拉法(CZ 法)两种。 1)直拉法 该方法可以有效的控制晶体的微缺陷密度,提高晶体质量以满足各技术节点对硅片 的技术要求;有效的控制晶体中的杂质含量,特别是氧、碳含量;并最大程度降低对操 作工人的依赖,保证拉制晶体质量的重复性、稳定性和一致性。相比悬浮区熔法,直拉 法成本更低,生长速率较快,更适合大尺寸(12 英寸)单晶硅棒的拉制,目前约 85% 单晶硅片皆由直拉法制成,主要应用在逻辑,存储器芯片中。直拉法的原理是将高纯度 的多晶硅原料放置在石英坩埚中加热熔化,再将单晶硅籽晶插入熔体表面,待籽晶与熔 体熔和后,慢慢向上拉籽晶,晶体便会在籽晶下端生长,并随着籽晶的提拉晶体逐渐生 长形成晶棒。

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