半導體矽片製造需要哪些材料

① 矽片的原材料是什麼

多晶硅原料：
1.太陽能用多晶硅：6N， P型
2.頭尾料：P型
3.破碎半導體級矽片：P型，圓弧型碎片

價格:200美元/公斤

② 晶元內的矽片到底是怎樣做的

如果問及CPU的原料是什麼，大家都會輕而易舉的給出答案—是硅。這是不假，但硅又來自哪裡呢？其實就是那些最不起眼的沙子。難以想像吧，價格昂貴，結構復雜，功能強大，充滿著神秘感的CPU竟然來自那根本一文不值的沙子。當然這中間必然要經歷一個復雜的製造過程才行。不過不是隨便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑細選，從中提取出最最純凈的硅原料才行。試想一下，如果用那最最廉價而又儲量充足的原料做成CPU，那麼成品的質量會怎樣，你還能用上像現在這樣高性能的處理器嗎？

除去硅之外，製造CPU還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止，鋁已經成為製作處理器內部配件的主要金屬材料，而銅則逐漸被淘汰，這是有一些原因的，在目前的CPU工作電壓下，鋁的電遷移特性要明顯好於銅。所謂電遷移問題，就是指當大量電子流過一段導體時，導體物質原子受電子撞擊而離開原有位置，留下空位，空位過多則會導致導體連線斷開，而離開原位的原子停留在其它位置，會造成其它地方的短路從而影響晶元的邏輯功能，進而導致晶元無法使用。這就是許多Northwood Pentium 4換上SNDS（北木暴畢綜合症）的原因，當發燒友們第一次給Northwood Pentium 4超頻就急於求成，大幅提高晶元電壓時，嚴重的電遷移問題導致了CPU的癱瘓。這就是intel首次嘗試銅互連技術的經歷，它顯然需要一些改進。不過另一方面講，應用銅互連技術可以減小晶元面積，同時由於銅導體的電阻更低，其上電流通過的速度也更快。

除了這兩樣主要的材料之外，在晶元的設計過程中還需要一些種類的化學原料，它們起著不同的作用，這里不再贅述。

CPU製造的准備階段

在必備原材料的採集工作完畢之後，這些原材料中的一部分需要進行一些預處理工作。而作為最主要的原料，硅的處理工作至關重要。首先，硅原料要進行化學提純，這一步驟使其達到可供半導體工業使用的原料級別。而為了使這些硅原料能夠滿足集成電路製造的加工需要，還必須將其整形，這一步是通過溶化硅原料，然後將液態硅注入大型高溫石英容器而完成的。而後，將原料進行高溫溶化。中學化學課上我們學到過，許多固體內部原子是晶體結構，硅也是如此。為了達到高性能處理器的要求，整塊硅原料必須高度純凈，及單晶硅。然後從高溫容器中採用旋轉拉伸的方式將硅原料取出，此時一個圓柱體的硅錠就產生了。從目前所使用的工藝來看，硅錠圓形橫截面的直徑為200毫米。不過現在intel和其它一些公司已經開始使用300毫米直徑的硅錠了。在保留硅錠的各種特性不變的情況下增加橫截面的面積是具有相當的難度的，不過只要企業肯投入大批資金來研究，還是可以實現的。intel為研製和生產300毫米硅錠而建立的工廠耗費了大約35億美元，新技術的成功使得intel可以製造復雜程度更高，功能更強大的集成電路晶元。而200毫米硅錠的工廠也耗費了15億美元。下面就從硅錠的切片開始介紹CPU的製造過程。
在製成硅錠並確保其是一個絕對的圓柱體之後，下一個步驟就是將這個圓柱體硅錠切片，切片越薄，用料越省，自然可以生產的處理器晶元就更多。切片還要鏡面精加工的處理來確保表面絕對光滑，之後檢查是否有扭曲或其它問題。這一步的質量檢驗尤為重要，它直接 決定了成品CPU的質量。

新的切片中要摻入一些物質而使之成為真正的半導體材料，而後在其上刻劃代表著各種邏輯功能的晶體管電路。摻入的物質原子進入硅原子之間的空隙，彼此之間發生原子力的作用，從而使得硅原料具有半導體的特性。今天的半導體製造多選擇CMOS工藝（互補型金屬氧化物半導體）。其中互補一詞表示半導體中N型MOS管和P型MOS管之間的交互作用。而N和P在電子工藝中分別代表負極和正極。多數情況下，切片被摻入化學物質而形成P型襯底，在其上刻劃的邏輯電路要遵循nMOS電路的特性來設計，這種類型的晶體管空間利用率更高也更加節能。同時在多數情況下，必須盡量限制pMOS型晶體管的出現，因為在製造過程的後期，需要將N型材料植入P型襯底當中，而這一過程會導致pMOS管的形成。

在摻入化學物質的工作完成之後，標準的切片就完成了。然後將每一個切片放入高溫爐中加熱，通過控制加溫時間而使得切片表面生成一層二氧化硅膜。通過密切監測溫度，空氣成分和加溫時間，該二氧化硅層的厚度是可以控制的。在intel的90納米製造工藝中，門氧化物的寬度小到了驚人的5個原子厚度。這一層門電路也是晶體管門電路的一部分，晶體管門電路的作用是控制其間電子的流動，通過對門電壓的控制，電子的流動被嚴格控制，而不論輸入輸出埠電壓的大小。

准備工作的最後一道工序是在二氧化硅層上覆蓋一個感光層。這一層物質用於同一層中的其它控制應用。這層物質在乾燥時具有很好的感光效果，而且在光刻蝕過程結束之後，能夠通過化學方法將其溶解並除去。

光刻蝕

這是目前的CPU製造過程當中工藝非常復雜的一個步驟，為什麼這么說呢？光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應的刻痕， 由此改變該處材料的化學特性。這項技術對於所用光的波長要求極為嚴格，需要使用短波長的紫外線和大麴率的透鏡。刻蝕過程還會受到晶圓上的污點的影響。每一步刻蝕都是一個復雜而精細的過程。設計每一步過程的所需要的數據量都可以用10GB的單位來計量，而且製造每塊處理器所需要的刻蝕步驟都超過20步（每一步進行一層刻蝕）。而且每一層刻蝕的圖紙如果放大許多倍的話，可以和整個紐約市外加郊區范圍的地圖相比，甚至還要復雜，試想一下，把整個紐約地圖縮小到實際面積大小隻有100個平方毫米的晶元上，那麼這個晶元的結構有多麼復雜，可想而知了吧。

當這些刻蝕工作全部完成之後，晶圓被翻轉過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上，然後撤掉光線和模板。通過化學方法除去暴露在外邊的感光層物質，而二氧化硅馬上在陋空位置的下方生成。

摻雜

在殘留的感光層物質被去除之後，剩下的就是充滿的溝壑的二氧化硅層以及暴露出來的在該層下方的硅層。這一步之後，另一個二氧化硅層製作完成。然後，加入另一個帶有感光層的多晶硅層。多晶硅是門電路的另一種類型。由於此處使用到了金屬原料（因此稱作金屬氧化物半導體），多晶硅允許在晶體管隊列埠電壓起作用之前建立門電路。感光層同時還要被短波長光線透過掩模刻蝕。再經過一部刻蝕，所需的全部門電路就已經基本成型了。然後，要對暴露在外的硅層通過化學方式進行離子轟擊，此處的目的是生成N溝道或P溝道。這個摻雜過程創建了全部的晶體管及彼此間的電路連接，每個晶體管都有輸入端和輸出端，兩端之間被稱作埠。
重復這一過程
從這一步起，你將持續添加層級，加入一個二氧化硅層，然後光刻一次。重復這些步驟，然後就出現了一個多層立體架構，這就是你目前使用的處理器的萌芽狀態了。在每層之間採用金屬塗膜的技術進行層間的導電連接。今天的P4處理器採用了7層金屬連接，而Athlon64使用了9層，所使用的層數取決於最初的版圖設計，並不直接代表著最終產品的性能差異
接下來的幾個星期就需要對晶圓進行一關接一關的測試，包括檢測晶圓的電學特性，看是否有邏輯錯誤，如果有，是在哪一層出現的等等。而後，晶圓上每一個出現問題的晶元單元將被單獨測試來確定該晶元有否特殊加工需要。

而後，整片的晶圓被切割成一個個獨立的處理器晶元單元。在最初測試中，那些檢測不合格的單元將被遺棄。這些被切割下來的晶元單元將被採用某種方式進行封裝，這樣它就可以順利的插入某種介面規格的主板了。大多數intel和AMD的處理器都會被覆蓋一個散熱層。在處理器成品完成之後，還要進行全方位的晶元功能檢測。這一部會產生不同等級的產品，一些晶元的運行頻率相對較高，於是打上高頻率產品的名稱和編號，而那些運行頻率相對較低的晶元則加以改造，打上其它的低頻率型號。這就是不同市場定位的處理器。而還有一些處理器可能在晶元功能上有一些不足之處。比如它在緩存功能上有缺陷（這種缺陷足以導致絕大多數的CPU癱瘓），那麼它們就會被屏蔽掉一些緩存容量，降低了性能，當然也就降低了產品的售價，這就是Celeron和Sempron的由來。

在CPU的包裝過程完成之後，許多產品還要再進行一次測試來確保先前的製作過程無一疏漏，且產品完全遵照規格所述，沒有偏差。

我們希望這篇文章能夠為一些對於CPU製作過程感興趣的人解答一些疑問。畢竟作者水平有限，不可能以專業的水平把製作過程完全展示給您，如果您有興趣繼續鑽研，建議您去閱讀一些有關集成電路製造的高級教材

③ 製造半導體的主要材料矽片和氫氟酸各占的比例是多少

矽片是主材，氫氟酸是輔材。

④ 半導體封裝廠需要用到半導體矽片嗎

電子用、太陽能用高純矽片都需要摻雜「硼」製造P－N結的P端。其中磷（P）砷（As）－－－N型硅版，硼（權B）鎵（Ga）銦（In）－－－P型硅。 PN結具有單向導電性，半導體整流管就是利用PN結的這一特性製成的。如：大規模集成電路就是高溫條件下人為地將所需要的雜質以一定的方式（熱擴散、離子注入）摻入到矽片表面薄層，並使其達到規定數量和分布，製造出PN結、互連線、歐姆接觸等完成的。 PN結的另一重要性質是受到光照後能產生電動勢，稱光生伏特效應，可利用來製造光電池。半導體三極體、可控硅、PN結光敏器件和發光二極體等半導體器件均利用了PN結的光生伏特特性。 硼比鎵、銦具有價格優勢、來源優勢，但高純硼提取困難，中國電子用高純硼在04年之前都是從國外高價進口還不一定有賣家，但現在中國有一家叫中普瑞拓的高新企業生產高純度的硼粉。在網路可以查到。

⑤ 關於矽片製作的過程

矽片的等級:
MG-Si → SeG-Si → SoG-Si
提煉要經過一下過程:
石英砂→冶金級硅→提煉和精煉→沉積多晶硅錠→單晶硅→矽片切割。

冶金級硅MG-Si
提煉硅的原始材料是SiO2，主要是砂成分，目前採用SiO2的結晶岩即石灰岩，在大型的電弧爐中用碳還原:SiO2+2C→Si+2CO
定期倒出爐，用氧氣、氧氯混合氣體提純，然後倒入淺槽在槽中凝固，隨後被搗成塊狀。

MG-Si提純為SeG-Si
提煉標准方法為:西門子工。
MG-Si被轉變為揮發性的化合物，接著採用分餾的方法將其冷凝被提純。
工藝程序:用Hcl把細碎的MG-Si變成流體
使用催化劑加速反應進行:Si+3Hcl→SiHcl3+H2
MG-Si →SiHcl3 硅膠工業原材料
為提取MG-Si可加熱混合氣體使SiHcl3 被H2還原，硅以細晶粒的多晶硅形成沉積到電加熱棒上如右:SiHcl3+H2 →Si+3Hcl

SeG-Si提純到SoG-Si
將SeG-Si多晶硅熔融，同時加入器件所需的微量參雜劑，通常採用硼（P型參雜劑）。
在溫度可以精細控制的情況下用籽晶能夠成熔融的硅中拉出大圓柱形的單晶硅棒。直徑過125cm長度為1~2m。

手工錄入，忘採納，有追問亦可。

⑥ 請寫出半導體矽片加工從頭到尾的各個關鍵環節，哪道工序用金剛石砂輪

從多晶硅到單晶硅棒再到切(硅)片這一段是用不到金剛石砂輪的!我們公司就是從事光伏產品的製造! 從多晶硅-單晶硅-切片都做的!

目前超過98％的電子元件材料全部使用單晶硅。其中用CZ法佔了約85％，其他部份則是由浮融法FZ生長法。CZ法生長出的單晶硅，用在生產低功率的集成電路元件。而FZ法生長出的單晶硅則主要用在高功率的電子元件。CZ法所以比FZ法更普遍被半導體工業採用，主要在於它的高氧含量提供了晶片強化的優點。另外一個原因是CZ法比FZ法更容易生產出大尺寸的單晶硅棒。

目前國內主要採用CZ法

CZ法主要設備：CZ生長爐

CZ法生長爐的組成元件可分成四部分

（1）爐體：包括石英坩堝，石墨坩堝，加熱及絕熱元件，爐壁

（2）晶棒及坩堝拉升旋轉機構：包括籽晶夾頭，吊線及拉升旋轉元件

（3）氣氛壓力控制：包括氣體流量控制，真空系統及壓力控制閥

（4）控制系統：包括偵測感應器及電腦控制系統

加工工藝：

加料→熔化→縮頸生長→放肩生長→等徑生長→尾部生長

（1）加料：將多晶硅原料及雜質放入石英坩堝內，雜質的種類依電阻的N或P型而定。雜質種類有硼，磷，銻，砷。

（2）熔化：加完多晶硅原料於石英堝內後，長晶爐必須關閉並抽成真空後充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然後打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度（1420℃）以上，將多晶硅原料熔化。

（3）縮頸生長：當硅熔體的溫度穩定之後，將籽晶慢慢浸入硅熔體中。由於籽晶與硅熔體場接觸時的熱應力，會使籽晶產生位錯，這些位錯必須利用縮勁生長使之消失掉。縮頸生長是將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小（4-6mm）由於位錯線與生長軸成一個交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產生零位錯的晶體。

（4）放肩生長：長完細頸之後，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。

（5）等徑生長：長完細頸和肩部之後，借著拉速與溫度的不斷調整，可使晶棒直徑維持在正負2mm之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分。單晶矽片取自於等徑部分。

（6）尾部生長：在長完等徑部分之後，如果立刻將晶棒與液面分開，那麼效應力將使得晶棒出現位錯與滑移線。於是為了避免此問題的發生，必須將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開。這一過程稱之為尾部生長。長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間後取出，即完成一次生長周期。

單晶硅棒加工成單晶硅拋光矽片

加工流程：

單晶生長→切斷→外徑滾磨→平邊或V型槽處理→切片

倒角→研磨 腐蝕--拋光→清洗→包裝

切斷：目的是切除單晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶規格的部分，將單晶硅棒分段成切片設備可以處理的長度，切取試片測量單晶硅棒的電阻率含氧量。

切斷的設備：內園切割機或外園切割機

切斷用主要進口材料：刀片

外徑磨削：由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大，通過外徑滾磨可以獲得較為精確的直徑。

外徑滾磨的設備：磨床

平邊或V型槽處理：指方位及指定加工，用以單晶硅捧上的特定結晶方向平邊或V型。

處理的設備：磨床及X－RAY繞射儀。

切片：指將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄晶片。

切片的設備：內園切割機或線切割機

倒角：指將切割成的晶片稅利邊修整成圓弧形，防止晶片邊緣破裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。

倒角的主要設備：倒角機

研磨：指通過研磨能除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶矽片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規格。

研磨的設備：研磨機（雙面研磨）

主要原料：研磨漿料（主要成份為氧化鋁，鉻砂，水），滑浮液。

腐蝕：指經切片及研磨等機械加工後，晶片表面受加工應力而形成的損傷層，通常採用化學腐蝕去除。

腐蝕的方式：（A）酸性腐蝕，是最普遍被採用的。酸性腐蝕液由硝酸（HNO3），氫氟酸（HF），及一些緩沖酸（CH3COCH，H3PO4）組成。

（B）鹼性腐蝕，鹼性腐蝕液由KOH或NaOH加純水組成。

拋光：指單晶矽片表面需要改善微缺陷，從而獲得高平坦度晶片的拋光。

拋光的設備：多片式拋光機，單片式拋光機。

拋光的方式：粗拋：主要作用去除損傷層，一般去除量約在10－20um；

精拋：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下

主要原料：拋光液由具有SiO2的微細懸硅酸膠及NaOH（或KOH或NH4OH）組成，分為粗拋漿和精拋漿。

清洗：在單晶矽片加工過程中很多步驟需要用到清洗，這里的清洗主要是拋光後的最終清洗。清洗的目的在於清除晶片表面所有的污染源。

清洗的方式：主要是傳統的RCA濕式化學洗凈技術。

主要原料：H2SO4，H2O2，HF，NH4HOH，HCL

（3）損耗產生的原因

A.多晶硅--單晶硅棒

多晶硅加工成單晶硅棒過程中：如產生損耗是重摻堝底料、頭尾料則無法再利用，只能當成冶金行業如煉鐵、煉鋁等用作添加劑；如產生損耗是非重摻堝底料、頭尾料可利用製成低檔次的硅產品，此部分應按邊角料征稅。

重摻料是指將多晶硅原料及接近飽和量的雜質（種類有硼，磷，銻，砷。雜質的種類依電阻的N或P型）放入石英坩堝內溶化而成的料。

重摻料主要用於生產低電阻率（電阻率＜0.011歐姆／厘米）的矽片。

損耗：單晶拉制完畢後的堝底料約15％。

單晶硅棒整形過程中的頭尾料約20％。

單晶整形過程中（外徑磨削工序）由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大，通過外徑磨削可以獲得較為精確的直徑。損耗約10％-13％。

希望能對你有幫助!

⑦ 單晶硅的生產工藝流程

單晶硅生產工藝流程:

1、石頭加工

開始是石頭，(石頭都含硅)，把石頭加熱，變成液態，在加熱變成氣態，把氣體通過一個密封的大箱了，箱子里有N多的子晶加熱，兩頭用石墨夾住的，氣休通過這個箱子，子晶會把氣體中的一種吸符到子晶上，子晶慢慢就變粗了，因為是有體變固休，所以很慢，一個月左右，箱子里有就很多長長的原生多品硅。

2、酸洗

當然，還有很多的廢氣啊什麼的，(四氯化硅)就是生產過程中產生的吧，好像現在還不能很好處理這東西，廢話不多說，原生多晶有了，就開始酸洗，氫氣酸啊硝酸啊，乙酸啊什麼的把原生多晶外面的東西洗干凈了，就過烘房烘乾，無塵檢查打包。

3、拉晶

送到拉晶，拉晶就是用拉晶爐把多晶硅加熱融化，在用子晶向上拉引，工人先把多晶硅放進石英鍋里，(廠里為了減少成本，也會用一些洗好的電池片，碎矽片一起融)關上爐子加熱，石英鍋的融點1700度，硅的融點才1410度左右，融化了硅以後石英鍋慢慢轉起來，子晶從上面下降，點到鍋的中心液面點，也慢慢反方向轉，鍋下面同時在電加熱，液面上加冷，子晶點到液面上就會出現一個光點，慢慢旋轉，向上拉引，放肩，轉肩，正常拉棒，收尾，一天半左右，一個單晶棒就出來了。

4、切方

單晶棒有了就切方，單晶棒一般是做6英寸的，P型，電阻率0.5-6歐姆(一英寸等於2.4厘米左右)切掉棒子四邊，做成有倒角的正方形，在切片，0.22毫米一片吧。

拓展資料

硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%，甚至達到99.9999999%以上。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。

單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處於新材料發展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等。由於太陽能具有清潔、環保、方便等諸多優勢，近三十年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。

單晶硅可以用於二極體級、整流器件級、電路級以及太陽能電池級單晶產品的生產和深加工製造，其後續產品集成電路和半導體分離器件已廣泛應用於各個領域，在軍事電子設備中也佔有重要地位。

在光伏技術和微小型半導體逆變器技術飛速發展的今天，利用硅單晶所生產的太陽能電池可以直接把太陽能轉化為光能，實現了邁向綠色能源革命的開始。北京2008年奧運會將把「綠色奧運」做為重要展示面向全世界展現，單晶硅的利用在其中將是非常重要的一環。現在，國外的太陽能光伏電站已經到了理論成熟階段，正在向實際應用階段過渡，太陽能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍，市場需求量不言而喻 。

⑧ 半導體的主要材料是什麼

半導體：常溫下導電性能介於導體（conctor）與絕緣體（insulator）之間的材料專。
主要材料：
元素半屬導體：鍺和硅是最常用的元素半導體；
化合物半導體：包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（ 硫化鎘、硫化鋅等）、氧化物（錳、鉻、鐵、銅的氧化物）,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。
技術科研領域：
(1)集成電路
它是半導體技術發展中最活躍的一個領域，已發展到大規模集成的階段。在幾平方毫米的矽片上能製作幾萬只晶體管，可在一片矽片上製成一台微信息處理器，或完成其它較復雜的電路功能。集成電路的發展方向是實現更高的集成度和微功耗，並使信息處理速度達到微微秒級。
(2)微波器件
半導體微波器件包括接收、控制和發射器件等。毫米波段以下的接收器件已廣泛使用。在厘米波段，發射器件的功率已達到數瓦，人們正在通過研製新器件、發展新技術來獲得更大的輸出功率。
(3)光電子器件
半導體發光、攝象器件和激光器件的發展使光電子器件成為一個重要的領域。它們的應用范圍主要是：光通信、數碼顯示、圖象接收、光集成等。

⑨ 半導體製造需要學習那些知識

1,半導體產業介紹
2,半導體材料特性
3,器件技術
4,硅和矽片制備
5,半導體製造中的專化學品屬
6,矽片製造中的沾污控制
7,測量學和缺陷檢查
8,工藝腔內的氣體控制
9,集成電路製造工藝概況
10,氧化
11,淀積
12,金屬化
13,光刻：氣相成底膜到軟烘
14,光刻：對准和曝光
15,光刻：光刻膠顯影和先進的光刻技術
16,刻蝕
17,離子注入
18,化學機械平坦化
19,矽片測試
20,裝配與對封

⑩ 製造半導體的矽片，原材料是普通的沙子，還是什麼

不是普通沙子，是石英。