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硅晶片??
?????? 硅是一種灰色、易碎、四價的非金屬化學(xué)元素。地殼成分中27.8%是硅元素構(gòu)成的，其次是氧元素，硅是自然界中最豐富的元素。在石英、瑪瑙、燧石和普通的灘石中就可以發(fā)現(xiàn)硅元素。硅是建筑材料水泥、磚、和玻璃中的主要成分，也是大多數(shù)半導(dǎo)體和微電子芯片的主要原料。有意思的是，硅自身的導(dǎo)電性并不是很好。然而，可以通過添加適當(dāng)?shù)臄v雜劑來精確控制它的電阻率。?
?????? 制造半導(dǎo)體前，必須將硅轉(zhuǎn)換為晶圓片。這要從硅錠的生長開始。單晶硅是原子以三維空間模式周期形成的固體，這種模式貫穿整個材料。多晶硅是很多具有不同晶向的小單晶體單獨形成的，不能用來做半導(dǎo)體電路。多晶硅必須融化成單晶體，才能加工成半導(dǎo)體應(yīng)用中使用的晶圓片。?

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加工硅晶片

?????? 生成一個硅錠要花一周到一個月的時間，這取決于很多因素，包括大小、質(zhì)量和終端用戶要求。超過?75%的單晶硅晶圓片都是通過直拉生長法（Czochralski?(CZ)）生長的。CZ?硅錠生長需要大塊的純凈多晶硅將這些塊狀物連同少量的特殊III、V族元素放置在石英坩堝中，這稱為攙雜。?加入的攙雜劑使那些長大的硅錠表現(xiàn)出所需要的電特性。最普通的攙雜劑是硼、磷、砷和銻。因使用的攙雜劑不同，會成為一個?P?型或?N型的硅錠（P?型/?硼?，?N?型?/?磷、銻、砷）。?
?????? 然后將這些物質(zhì)加熱到硅的熔點--攝氏1420度之上。一旦多晶硅和攙雜劑混合物熔解，便將單晶硅種子放在熔解物的上面，只接觸表面。種子與要求的成品硅錠有相同的晶向。為了使攙雜均勻，子晶和用來熔化硅的坩堝要以相反的方向旋轉(zhuǎn)。一旦達到晶體生長的條件，子晶就從熔化物中慢慢被提起。生長過程開始于快速提拉子晶，以便使生長過程初期中子晶內(nèi)的晶缺陷降到最少。然后降低拖拉速度，使晶體的直徑增大。當(dāng)達到所要求的直徑時，生長條件就穩(wěn)定下來以保持該直徑。因為種子是慢慢浮出熔化物的，種子和熔化物間的表面張力在子晶表面上形成一層薄的硅膜，然后冷卻。冷卻時，已熔化硅中的原子會按照子晶的晶體結(jié)構(gòu)自我定向。?
????? ?硅錠完全長大時，它的初始直徑要比最終晶圓片要求的直徑大一點。接下來硅錠被刻出一個小豁口或一個小平面，以顯示晶向。一旦通過檢查，就將硅錠切割成晶圓片。由于硅很硬，要用金剛石鋸來準確切割晶圓片，以得到比要求尺寸要厚一些的晶片。金剛石鋸也有助于減少對晶圓片的損傷、厚度不均、彎曲以及翹曲缺陷。?
?????? 切割晶圓片后，開始進入研磨工藝。研磨晶圓片以減少正面和背面的鋸痕和表面損傷。同時打薄晶圓片并幫助釋放切割過程中積累的硬力。研磨后，進入刻蝕和清洗工藝，使用氫氧化鈉、乙酸和硝酸的混合物以減輕磨片過程中產(chǎn)生的損傷和裂紋。關(guān)鍵的倒角工藝是要將晶圓片的邊緣磨圓，徹底消除將來電路制作過程中破損的可能性。倒角后，要按照最終用戶的要求，經(jīng)常需要對邊緣進行拋光，提高整體清潔度以進一步減少破損。?
?????? 生產(chǎn)過程中最重要的工藝是拋光晶圓片，此工藝在超凈間中進行。超凈間從一到一萬分級，這些級數(shù)對應(yīng)于每立方米空間中的顆粒數(shù)。這些顆粒在沒有控制的大氣環(huán)境下肉眼是不可見的。例如起居室或辦公室中顆粒的數(shù)目大致在每立方米五百萬個。為了保持潔凈水平，生產(chǎn)工人必須穿能蓋住全身且不吸引和攜帶顆粒的潔凈服。在進入超凈間前，工人必須進入吸塵室內(nèi)以吹走可能積聚的任何顆粒。?
?? ????大多數(shù)生產(chǎn)型晶圓片都要經(jīng)過兩三次的拋光,?拋光料是細漿或者拋光化合物。多數(shù)情況下，晶圓片僅僅是正面拋光，而300毫米的晶圓片需要雙面拋光。除雙面拋光以外，拋光將使晶圓片的一面象鏡面一樣。拋光面用來生產(chǎn)電路，這面必須沒有任何突起、微紋、劃痕和殘留損傷。拋光過程分為兩個步驟，切削和最終拋光。這兩步都要用到拋光墊和拋光漿。切削過程是去除硅上薄薄的一層，以生產(chǎn)出表面沒有損傷的晶圓片。最終拋光并不去除任何物質(zhì)，只是從拋光表面去除切削過程中產(chǎn)生的微坑。?
?????? 拋光后，晶圓片要通過一系列清洗槽的清洗，這一過程是為去除表面顆粒、金屬劃痕和殘留物。之后，要經(jīng)常進行背面擦洗以去除最小的顆粒。?
??????? 這些晶圓片經(jīng)過清洗后，將他們按照最終用戶的要求分類，并在高強度燈光或激光掃描系統(tǒng)下檢查，以便發(fā)現(xiàn)不必要的顆?；蚱渌毕?。一旦通過一系列的嚴格檢測，最終的晶圓片即被包裝在片盒中并用膠帶密封。然后把它們放在真空封裝的塑料箱子里，外部再用防護緊密的箱子封裝，以確保離開超凈間時沒有任何顆粒和濕氣進入片盒。?

產(chǎn)品應(yīng)用??
??????半導(dǎo)體或芯片是由硅生產(chǎn)出來的。晶圓片上刻蝕出數(shù)以百萬計的晶體管，這些晶體管比人的頭發(fā)要細小上百倍。半導(dǎo)體通過控制電流來管理數(shù)據(jù)，形成各種文字、數(shù)字、聲音、圖象和色彩。它們被廣泛用于集成電路，并間接被地球上的每個人使用。這些應(yīng)用有些是日常應(yīng)用，如計算機、電信和電視，還有的應(yīng)用于先進的微波傳送、激光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、醫(yī)療診斷和治療設(shè)備、防御系統(tǒng)和NASA航天飛機。

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