單晶 多晶硅片生產(chǎn)工藝流程詳解（下）

在【技術應用】單晶、多晶硅片生產(chǎn)工藝流程詳解（上）中，筆者介紹了單晶和多晶硅片工藝流程的前半部分，概述了一些工藝流程和概念，以及術語的相關知識。而本文則是從切片工藝開始了解，到磨片和吸雜，看硅片如何蛻變。         切片 　　切片綜述 　　當單晶硅棒送至硅片生產(chǎn)區(qū)域時，晶棒已經(jīng)過了頭尾切除、滾磨、參考面磨制的過程，直接粘上碳板，再與切塊粘接就能進行切片加工了。 　　為了能切割下單個的硅片，晶棒必須以某種方式進行切割。切片過程有一些要求：能按晶體的一特定的方向進行切割；切割面盡可能平整；引入硅片的損傷盡可能的少；材料的損失盡量少。 　　碳板 　　當硅片從晶棒上切割下來時，需要有某樣東西能防止硅片松散地掉落下來。有代表性的是用碳板與晶棒通過環(huán)氧粘合在一起從而使硅片從晶棒上切割下來后，仍粘在碳板上。 　　碳板不是粘接板的唯一選擇，任何種類的粘接板和環(huán)氧結合劑都必須有以下幾個特性：能支持硅片，防止其在切片過程中掉落并能容易地從粘板和環(huán)氧上剝離；還能保護硅片不受污染。其它粘板材料還有陶瓷和環(huán)氧。 　　圖2.1說明了碳板與晶棒的粘接。 圖2.1 粘棒示意圖 　　石墨 　　是一種用來支撐硅片的堅硬材料，它被做成與晶棒粘接部位一致的形狀。大多數(shù)情況下，碳板應嚴格地沿著晶棒的參考面粘接，這樣碳板就能加工成矩形長條。當然，碳板也可以和晶棒的其它部位粘接，但同樣應與該部位形狀一致。碳板的形狀很重要，因為它要求能在碳板和晶棒間使用盡可能少的環(huán)氧和盡量短的距離。這個距離要求盡量短，因為環(huán)氧是一種相當軟的材料而碳板和晶棒是很硬的材料。當?shù)镀瑥挠驳牟牧锨械杰浀牟牧显俚接驳牟牧希赡軙鸸杵榱选? 　　這里有一些選擇環(huán)氧類型參考：強度、移動性和污染程度。粘接碳板與晶棒的環(huán)氧應有足夠強的粘度，才能支持硅片直到整根晶棒切割完成，因此，它必須能很容易地從硅片上移走，只有最小量的污染。 　　刀片 　　當從晶棒上切割下硅片時，期望切面平整、損傷小、沿特定方向切割并且損失的材料盡量小。有一個速度快、安全可靠、經(jīng)濟的切割方法是很值得的。 　　在半導體企業(yè)，兩種通常被應用的方法是環(huán)型切割和線切割。環(huán)型切割通常是指內圓切割，是將晶棒切割為硅片的最廣泛采用的方法。 　　內圓切割 　　內圓切割，切割的位置在刀片的表面。刀片是由不銹鋼制成的大而薄的圓環(huán)。刀片的內側邊緣鍍有帶鉆石顆粒的鎳層。這一鉆石-鎳的鍍層提供了用來切割晶棒的表面，對于150mm的硅片，每刀用時3分鐘。 　　內圓刀片的構成和厚度 　　對一典型的內圓刀片，其中心部位由約0.005英寸的不銹鋼制成，鎳-鉆石涂層是不銹鋼刀片邊緣兩側約0.003英寸。內圓刀片的內側邊緣總厚度約為0.0125英寸。這樣，材料損失厚度略大于刀片的最厚度，大概在0.013英寸左右。 　　鎳-鉆石涂層的厚度是內圓刀片的一個重要參數(shù)。很明顯，這一厚度越小，刀片損失也就越少。但是，如果涂層太薄的話，刀片切下的路徑太窄，刀片可能會有更大潛在可能沖擊邊緣，如果刀片發(fā)生任何偏差而撞擊到邊緣，硅片就會受到損傷，在接下來的步驟中就需要去除更多的材料。因此，有一個最適宜的鎳-鉆石涂層能得到最低的材料損失。 　　不銹鋼有高的延展性能允許刀片有很大的張力，這種強的張力能使刀片繃的很緊很直，從而在切割時能保持刀片平直。另一個有利之處就是它很耐用，能額外使用同一刀片而不需更換，從而使硅片的生產(chǎn)成本降低。這是很重要的因為更換一把刀片需耗時1.5小時左右。 　　對于相同尺寸的晶棒，有一個辦法能減小刀片的尺寸，就是在切割前將晶棒滾圓。這個安排有利之處在于內圓切片時，只要通過晶棒一半的路程，因此，不需要如此大的直徑。但它會導致碎裂并使硅片中心產(chǎn)生缺陷。隨著晶棒直徑的增大，內圓切片變得越來越不實用。 　　切片損傷 　　當切片機在切割晶棒時，會引起很多損傷。這一過程會造成硅片產(chǎn)生許多細微破裂和裂紋，這種損傷層的平均厚度約為25-30μm。這樣的損傷存在于刀片與晶棒接觸的任何地方。因為切片接觸的是硅片的表面，所以硅片表面存在著許多這樣的損傷，這就意味著在接下來的過程中必須清除掉這些損傷，硅片才會有用。 　　刀片偏轉 　　硅片彎曲和厚度偏差的主要根源在切片過程。影響硅片形狀的最主要因素是切片過程中的刀片偏轉。如果刀片在切片時發(fā)生振動，那么很有可能在刀片所在一側的損傷層會比另一側更深。不同的是，因刀片振動引起的損傷稱為切片微分損傷。 　　碎片（刀片退出時） 　　無論任何方式，當?shù)镀懈钅撤N材料即將完成時，刀片在材料底部時，可能會引起材料碎裂，這種現(xiàn)象稱為exit chip。碎片的發(fā)生是由于在切割的最后階段，在材料的小區(qū)域中存在高的局部應力。當持續(xù)施加相同大小的壓力在越來越薄的材料上，材料就無法再承受這樣的壓力。這片材料就開始斷裂，材料的碎片就會松散。 　　最小限度（碎片） 　　有兩種方法防止碎片的發(fā)生，一種方法是在最后階段，減小刀片施加在硅片上的壓力。在最后，可以通過降低刀片進給速率來減小壓力。另一個方法是在晶棒外側位置貼上幾片材料，使切割完成。外表面額外材料的增加提供載體有利于切片的完成。這樣就減少了硅片較薄邊緣的壓力，硅片也不會碎裂了。 　　有一防止碎片的系統(tǒng)可供選擇，可以消除任何碎片的發(fā)生。就是使晶棒直徑生長的稍大一點，那么在切片時，即使發(fā)生碎片，滾磨去碎裂處，仍有足夠的材料。這種方法的應用使晶棒直徑大1.3mm左右。切片之后，多余的材料就會被磨去。 　　除了內圓切割外，還有線切割。 　　線切割使用研磨砂漿來切割晶棒，砂漿貼附在接觸并進入晶棒的鋼線上，鋼線會產(chǎn)生壓力壓迫研磨劑與晶棒接觸，這樣在砂漿和晶棒間的壓力接觸使材料被磨去。 　　線切割基本結構很簡單，一根小直徑的鋼線繞在幾個導輪上使鋼線形成梯形的形狀。導輪上有凹槽能確保鋼線以一定距離分隔開。一根連續(xù)的鋼線集中繞導輪的一個個凹槽上，形成許多相同間隔的切割表面。線之間的空間決定了想要的硅片厚度。鋼線的移動由線軸控制，整個系統(tǒng)只有一根鋼線。線的兩端分別繞在線軸上，晶棒慢慢向上（下）移動，穿過鋼線，鋼線能從晶棒上同時切割下許多硅片。如150mm硅片，整根晶棒的切割完成只需約5-8小時。 　　典型的線切割機使用的鋼線直徑約在0.006英寸。這么小的尺寸所造成的切片損失只有0.008英寸。單根線通常有100km長，繞在兩個線軸上。如此長的鋼線的應用使線的單個區(qū)域每次都不會與砂漿及晶棒接觸很長時間。這種與砂漿接觸時間的減少有利于延長鋼線的壽命。典型的鋼線進給速度在10m/s（22mph），即一根100km長的鋼線經(jīng)過一個方向需10，000秒或約2.75小時。其中一個線導輪由馬達驅動，控制整個鋼線系統(tǒng)。 　　鋼線必須保持一定的張力能壓迫砂漿中的磨砂研磨晶棒，并防止導輪上的鋼線進給錯誤。 　　線切割機的鋼線與晶棒接觸，而砂漿沉積在鋼線上。砂漿由碳化硅與油混合而成，或其他一些類似的堅硬材料與液體的混合物。通過鋼線的帶動，砂漿會對晶棒緩慢研磨，帶走晶棒表面少許材料，形成凹槽。鋼線的不斷移動將凹槽中的材料不斷帶走，在鋼線完全通過晶棒后，砂漿仍隨鋼線移動。 　　線切割的問題 　　有兩種主要的失效模式：鋼線張力的錯誤改變和鋼線斷裂。如果鋼線的張力錯誤，線切割機就不能有效進行切割了。鋼線有任何一點的松動，都會使其在對晶棒進行切割時發(fā)生搖擺，引起切割損失，并對硅片造成損傷。低的張力還會發(fā)生另一問題，會使鋼線導輪發(fā)生錯誤進給。這一錯誤可能造成對晶棒的錯誤切割或者使鋼線斷裂。在切割過程中，鋼線可能會從一個凹槽跳到另一個凹槽中，使硅片切割進行到一半。鋼線也可能因張力太大，達到它所能承受的極限，導致鋼線斷裂。如果鋼線斷裂，可能對硅片造成損傷，并使切割過程停止。斷裂的鋼線還可能造成眾多硅片的斷裂。 　　晶向 　　當進行切片時，必須按客戶要求沿一個方向切割。所有的客戶都希望硅片有一特定的晶向，無論是在一單晶平面還是如果特定的，與平面有特定數(shù)值的方向。就要盡可能使硅片的切割接近這一方向。一些制作過程要依靠晶向蝕刻，其它則需要基層的晶向準確。硅片晶向發(fā)生任何問題都會引起器件制造問題。因此，必須在切片開始時就檢查硅片晶向的正確性。 　　當晶棒粘在切片機上時，以參考面為基礎，將晶棒排好。然而，也不能保證切出來的硅片晶向正確，除非先切兩片硅片，用X-ray機檢查晶向是否正確。如果硅片的晶向錯誤，那么就要調整切片機上晶棒的位置。切片機有調整晶向的功能。 　　碳板清除 　　切片完成之后，粘在硅片上的碳板需要清除。使硅片與碳板粘合在一起的環(huán)氧劑能被輕易地清除。操作時應小心，使硅片邊緣不會碎裂，并且保持硅片仍在同一順序。 　　硅片的原始順序必須被保持直至激光刻字。 　　激光刻字 　　經(jīng)切片及清洗之后，硅片需用激光刻上標識。 　　激光標識一般刻在硅片正面的邊緣處，用激光蒸發(fā)硅而形成標識。標識可以是希臘字母或條形碼。條形碼有一好處，因為機器能快速而方便地讀取它，但是，人們很難讀出。 　　因為激光標識在硅片的正面，它們可能會在硅片生產(chǎn)過程中被擦去，除非刻的足夠深。但如果刻的太深，很可能在后面的過程中受到沾污。一般激光刻字的深度在175μm左右。 　　通常在激光刻字區(qū)域做的是另一任務是根據(jù)硅片的物理性能進行分類，通常以厚度進行分類。不符合標準的原因通常有崩邊、破損、翹曲度太大或厚度超差太大。 　　邊緣倒角 　　倒角使硅片邊緣有圓滑的輪廓。這樣操作的主要目的是消除切片過程中在硅片邊緣尖利處的應力。邊緣倒角另外的好處是能清除切片過程中一些淺小的碎片。 　　邊緣倒角形態(tài) 　　硅片邊緣的形狀由磨輪形狀決定。倒角磨輪有一個子彈頭式的研磨凹槽。 　　硅片邊緣的輪廓首先是由真空吸頭將硅片吸住后旋轉而完成的。硅片緩慢旋轉，磨輪則以高速旋轉并以一定力量壓在硅片邊緣。通過倒角磨輪沿著硅片邊緣形狀移動這樣的系統(tǒng)來保持磨輪與硅片邊緣的接觸。這使得參考面也能通過磨輪進行倒角。在硅片旋轉幾次之后，硅片邊緣就能得到磨輪凹槽的形狀了。 　　既然硅片的參考面也同時倒角，就有一些問題發(fā)生。一個問題是當參考面進行倒角時，可能會被磨去一點。因為參考面是在某些過程中用來進行硅片對齊，這個參考需要被保持。 　　倒角磨輪 　　倒角磨輪是用來進行邊緣倒角的一個金屬圓盤，直徑約為2-4英寸左右。磨輪約0.25英寸厚，有一子彈頭式凹槽在圓盤邊緣。磨輪的研磨表面是一層鎳-鉆涂層。 　　倒角原因 　　倒角一個普遍的因素是，這樣的邊緣能使硅片生產(chǎn)和器件制造階段都有更高的產(chǎn)率。 　　崩邊和斷裂 　　當進行硅片邊緣倒角時，硅片邊緣高應力點被清除。硅片邊緣應力的下降使硅片有更高的機械強度。這有利于在處理硅片時對崩邊有更強的抵抗力。 　　外延邊緣皇冠頂 　　當在硅片上生長外延時，外延層會在有微粒突出和高應力區(qū)域生長的更快些。因為在未進行倒角之前，這兩種情況存在于硅片邊緣，外延層就會趨向于在邊緣生長的更快。這就導致在硅片邊緣有小的隆起。這個隆起稱為外延邊緣皇冠頂并且會在以后的器件制作過程引起一些問題。如果硅片的邊緣已經(jīng)倒角，就不會再有高應力點或微粒突起在邊緣使外延層得以生長，這就有利于防止外延邊緣皇冠頂?shù)男纬伞? 　　邊緣光刻膠小珠子 　　光刻膠應用到硅片時，是應用在旋轉的硅片上，在硅片上的涂抗蝕劑后，旋轉速度會上升，這樣使得在硅片上的抗蝕劑甩出，形成均勻一致的薄膜。問題是由于光刻膠表面的張力作用會在硅片尖利的邊緣形成小珠。如果硅片沒有進行倒角，小珠子就會粘在硅片表面；如果已經(jīng)倒角了，小珠子就不會在硅片表面形成。 　　術語表 　　切片微損傷（切片痕跡）：是由刀片的振動引起的。在切片過程中，由于刀片的小小振動產(chǎn)生了這樣的損傷，在沿著切口的方向留下小的脊狀痕跡。 　　切片損失：是在切片過程中，因刀片會切去的材料損失的總量。 　　張力：是用來描述一種材料在負載下的伸展能力。從算術定義來講，就是與原始長度相比，在長度上的變化程度。 　　應力：是指材料單位面積承受的力量。 　　Swarf：切屑，是指在切片開槽時，削去的材料。可以認為是切片垃圾。 　　抗張強度：是指材料在未完全失效情況下，所能承受的最大壓力。 　　yield point：指材料在沒有永久變形情況下，能承受的最大壓力。 　　磨片、熱處理和相關工藝 　　經(jīng)切片、標識和倒角后，就應準備拋光了。在硅片能進行拋光前，切片損傷必須被清除，接下來，硅片需要腐蝕，以去除磨片造成的損傷。吸雜工藝能抵消金屬雜質的影響。硅片邊緣的拋光能去除留在硅片邊緣的腐蝕坑。然后進行硅片清洗和熱處理，再退火以使抵抗穩(wěn)定。背封工藝能隨意采用，通過沉積在重摻雜硅片的背面以防止摻雜劑通常是硼在后面的熱處理過程中的逸出。經(jīng)過上述步驟之后，硅片就能進行拋光了。 　　磨片 　　是使用研磨砂來清除硅片表面的材料和前一步驟留下的損傷。在磨片過程中，在雙面行星運動中硅片兩面會被同時研磨，一定量的材料將被從兩面磨去。這個機械研磨過程磨去硅片的兩面的材料。 　　目的 　　磨片的主要目的是將硅片的切片微損傷去除。切片微損傷是對單晶的損傷，來自于切片過程。這種損傷在硅片兩面都有，因為硅片的兩面都經(jīng)過了切割。損傷的平均深度大約為25-30μm，但有些損傷可能是它的2-3倍深。 　　磨盤的組成 　　磨盤一般由鑄鐵制成，但也可能是塑料制的。不考慮金屬的沾污，使用鑄鐵可以耐用而且其機械特性能適合磨片。鑄鐵的硬度使研磨顆粒不會嵌入到盤中，如果顆粒嵌入到磨盤中，就會刮傷硅片表面。這些刮傷在后面的工序中很難去除，鑄鐵的磨盤也不能太硬，如果磨盤太硬，它會壓迫研磨顆粒進入硅片，使硅片增加額外的損傷。 　　磨盤表面和磨液供應 　　磨盤是帶齒輪的，齒輪有利于磨液的均勻分配，防止磨盤被淹沒，并保持硅片緊貼表面。齒輪還能使磨液在硅片表面流動并均勻分配。如果磨盤上沒有齒輪，磨液可能會流到磨盤上，如果磨盤與硅片間有太多的磨液，磨盤會浮在硅片表面的液體上。如果磨盤浮的里表面太遠，就不能研磨表面，也就不能將硅片表面的損傷去除掉。如果在磨盤與硅片間的磨液太少，磨盤就會在硅片表面引起新的損傷。所以，齒輪控制磨盤與硅片表面間的磨液量，并且上磨盤的齒輪能將下磨盤鎖住。這樣防止在磨盤最終分開時，硅片粘在上磨盤上。 　　磨盤旋轉計數(shù)器 　　上下磨盤按相反方向旋轉，磨盤的旋轉帶動硅片兩側以同樣的速度旋轉。目的，首先，既然硅片的兩側都以相同速度進行磨片，那么兩側都有相同的材料去除率。第二，硅片兩側有相同的轉速相反的方向使硅片能固定位置。所以沒有大的壓力向一個方向移動硅片或另一個方向。硅片幾乎不會因邊緣的壓力造成斷裂。 　　上磨盤還有幾個功能，首先是它有一些洞使磨液能流入磨片機。磨液從上磨盤流入，然后流入到機內。另一個功能是上磨盤提供壓力給硅片，上磨盤通過氣壓下降壓下，在磨片的第一個循環(huán)中，壓力比較小，使硅片上高起的點先被磨去，使磨液均勻分配在機內。然后，壓力逐步上升到正常操作的壓力。 　　硅片厚度 　　為了更精確地控制磨片厚度，磨片機上有裝一個厚度測試系統(tǒng)。 　　一種能在磨片時測試硅片厚度的方法是通過使用一壓電材料與硅片同時研磨。因為壓電材料的磨去率與硅片的相同，電訊號的頻率就會發(fā)生變化。當頻率對應到設定的厚度時，機器就會停止，但，每次磨完以后，必須將壓電帶放回原處，這樣才會反映出硅片的厚度。 　　硅片表面的去除 　　使用一種含研磨砂的懸浮液組成的磨液來研磨硅片表面。典型的研磨砂是由9μm大小的經(jīng)煅燒的氧化鋁顆粒組成。這種顆粒懸浮在水和添加劑的混合液中，添加劑一般為丙三醇（甘油）?；旌弦河欣诒３盅心ド暗膽腋〔⒕鶆蛏⒉?。 　　懸浮液中的研磨砂壓迫硅片表面并使其磨損，去除硅片表面的物質，這樣能將表層的切片損傷清除掉。整個過程會磨去75-100μm的表層。在最終磨片結束時，硅片的平整度是最平整的，以后的步驟都會使其平整程度下降。 　　磨片之后，硅片表面殘留有許多磨片過程中產(chǎn)生的硅的顆粒，這種顆粒尺寸很小，并會引起一些問題。如果要烘干硅片，顆粒會粘在硅片表面，而一旦這樣粘住，就很難再去除掉。所以，硅片必須保持濕潤，直至表面顆粒被清除。 　　應力釋放腐蝕 　　硅片磨片之后，仍有一薄層損傷層，還需通過其它方法來清除磨片帶來的損傷。通常通過化學腐蝕硅片表面的方法來清除這種損傷。腐蝕的方法有兩種：堿腐蝕和酸腐蝕。 　　當硅片進行腐蝕時，需要有一清潔的表面。如果硅片表面有沾污，會潛在地充當了腐蝕的面具。當進行酸腐蝕時，酸先與表面的顆粒接觸，將其慢慢腐蝕去除，因此就象一張面具影響了酸與硅快速接觸。這就會使該區(qū)域與硅片表面其它區(qū)域腐蝕程度不一致。所以，硅片在腐蝕前必須進行清洗。典型的清洗方法是將硅片放在Teflon的片盒中，浸入含H2SO4和雙氧水的溶液中，這會清除硅片表面的有機物；然后將硅片浸到氫氟酸中，HF會清除表面任何的硅末；在硅片進行清洗后，就可以進行腐蝕了，而且會腐蝕得均勻一致。 　　堿腐蝕 　　硅片腐蝕的一種方法是使用堿性氫氧化物如氫氧化鉀（KOH）。用這種方法，硅片浸在45%的KOH和55%純水的溶液中大約2分鐘，通常在高溫（約100℃）KOH溶液中。然后，再將硅片浸入純水以阻斷KOH與硅片表面之間的繼續(xù)反應。 　　KOH與硅片的基本反應如下： 　　Si + 2H2O + 2KOH → 2H2 + Si(OH)2(O)2 +2K+ 　　酸腐蝕 　　用于酸腐蝕的一般混合物是HNO3和HF。在任何情況下，酸腐蝕是一個強烈的過程，而不會在某個平面存在自限制過程。酸浴的局部腐蝕速率會因局部化學品的損耗而變化。因為硅片的周圍都在競爭酸液，硅片中心有腐蝕劑不充足的趨向，這會使供給硅片中心的酸液損耗，反應稍微降低。另一方面，靠近硅片邊緣處，沒有如此多的硅來競爭酸液，因此有充足的酸液提供，這就使反應速率在硅片邊緣處達到一較高速率。這種在腐蝕速率上的差異會引起硅片象“枕頭”，換句話說，硅片中心厚度略厚于邊緣。 　　酸腐蝕（HNO3和HF）的基礎反應如下： 　　Si(s) + 4HNO3(l) → SiO2(s) + 4NO2(g) + 2H2O(l) SiO2(s) + 6HF(l) → H2SiF6(aq) + 2H2O(l) 　　這個反應的一個產(chǎn)物是NO2，是一種氣體，所以，必須采取預防措施控制它的釋放。為了滿足環(huán)境法律，NO2通常會用化學淋洗來消除它的釋放。 　　兩種腐蝕方法都有各自的優(yōu)缺點，表3.1列出了堿腐蝕和酸腐蝕的優(yōu)缺點。 　　吸雜 　　簡介 　　吸雜是一個將雜質和一些會延伸的點缺陷從硅片的器件制作區(qū)域移走的過程。最重要功能的是移走金屬雜質，如金、銅、鎳、鐵等等來自硅片正表面—器件制作區(qū)域。金屬雜質會降低影響器件性能的少數(shù)載流子的壽命。如果陷入，金屬原子還會形成缺陷中心，使器件性能等級下降。所以，吸雜在半導體工藝中是一個重要的過程。 　　吸雜可廣義地分為兩類：1、外吸雜；2、內吸雜。 　　外吸雜： 　　是通過從外界導入一有效方法來完成?？梢杂胁煌侄危纾? 　　a.背損傷 b.背面薄膜淀積（主要為多晶硅） c.背面重磷擴散 　　內吸雜： 　　是由在熱處理過程中氧原子影響形成的位錯環(huán)產(chǎn)生。氧原子需有最小濃度，才能產(chǎn)生吸雜。其濃度約為1×1018atoms？cm-3。通過CZ法拉制出的硅單晶至少有這個氧含量。然而，用FZ拉制的硅單晶一般小于此濃度，在這種情況下，就不能提供內吸雜。 　　步驟 　　氧來吸雜有三個步驟。第一步是將硅加熱到1100℃，使得在接近硅片表面形成一氧的耗盡層，稱為耗盡層，器件就建立在正表面的這一區(qū)域上。顯然，整根晶棒無法進行內吸雜，只能對單片硅片。整個過程可看作幾個步驟的整體或者可從供應商處購到已吸雜的硅片。 　　第一步的加熱溫度是很重要的。在這溫度，氧能從表面逸出因為硅片和外部的氧濃度的不同。可以觀測到，如果溫度低于1000℃，氧就會形成團，稱為成核現(xiàn)象，和外擴散一起。在這階段避免成核是很重要的，因為在活躍的器件區(qū)域會引起位錯。 　　第二步是將硅片冷卻到約650℃。在這過程中，氧開始成核，耗盡層仍不受影響，因為氧含量沒有足夠高到成核的程度。 　　第三步中，硅片加熱到1000℃左右，在此溫度上，晶核開始生長并且最終形成淀積和推垛層錯。它們?yōu)榻饘匐s質提供了吸雜點。淀積物有化學名為SiOx，x值接近于2。所以也稱為氧化淀積。 　　鏡面邊緣拋光 　　進行邊緣拋光是為了清除腐蝕過程留下的邊緣腐蝕坑。這個過程不一定必須做。但進行邊緣拋光有利于防止碎片或在后面的過程中產(chǎn)生裂紋。這一步驟完成使硅片邊緣更均衡一致。另一個好處是在后道生產(chǎn)工序—HF清洗硅片時防止膠狀硅粒飛跑形成條紋。 　　鏡面邊緣拋光方法是一個化學/機械過程。邊緣的拋光是通過真空 吸頭吸住硅片以一定角度使硅片的一側邊緣幾乎垂直與拋光盤貼住。然后，拋光盤旋轉，硅片邊緣也隨著一個鼓旋轉。這個鼓表面貼有一種樹脂拋光襯墊。當硅片與拋光襯墊接觸時，還會在上面添加拋光砂。吸頭吸住硅片然后慢慢的開動使硅片的邊緣都充分與拋光襯墊接觸得到拋光。硅片一側邊緣被拋光后，將硅片翻轉，然后對硅片的另一側以同樣方式進行拋光。兩側完成后，硅片必須徹底清洗以清除殘留的拋光砂。 　　在邊緣拋光時使用的拋光砂是由膠狀硅粒懸浮在水中組成，有高的PH值的化學物。高的PH值能氧化硅，然后硅粒又形成的氧化物去除。 　　抵抗穩(wěn)定 　　硅單晶棒，作為一個結果，硅片從晶棒上切割下來，還有一重要參數(shù)—氧含量。CZ法生長的單晶氧含量接近1018cm-3等級。氧主要來自于硅融化時石英坩堝緩慢而穩(wěn)定的分解。一部分的氧從熔融的SiO中分解逸出，但有一定量的氧與生長的晶體結合。由于熔融物和晶棒的旋轉以及隨著時間的推移，熔融物量的減少，氧含量沿著晶棒的長度方向會顯示出一特性。 　　氧施主 　　單晶棒會經(jīng)過一定的熱條件，一些氧原子會作為施主或者說n型摻雜劑。這種摻雜劑的增加會擾亂既定的電阻率。在某些情況下，甚至摻雜劑的性質會發(fā)生改變，從而使p型晶棒轉變?yōu)閚型晶棒。 　　如果晶棒或硅片在300℃-500℃溫度范圍內，硅中的氧原子會扮演施主的角色，450℃是最起作用的溫度。整根晶棒的剖面濃度分析，從頂部至底部，施主的濃度或氧含量呈下降趨勢。 　　磷是n型摻雜劑，并且氧施主提高了摻雜濃度。應注意，籽晶末端的晶體包含了最高的氧含量，因此，在這端的n型摻雜劑濃度也更高即在大部分氧施主不再活動后，磷的濃度。 　　熱處理前清洗 　　熱處理前清洗可以以幾種不同方式進行。一種典型的方法是使用SC-2洗液來去除金屬沾污，然后將硅片浸入已非常稀釋的高純HF溶液中去掉氧化層。另一清洗方法是先用硫酸（H2SO4）和雙氧水（H2O2）的混合溶液清洗。這種溶液以劇烈溶劑著稱，能去除硅片表面大部分的有機污物和某些金屬離子。同時，該溶劑能氧化硅片表面，一些金屬離子（如鐵和鋅）會在氧化層生長時被氧化。然后硅片浸入到已稀釋的高純酸液中，去除氧化層。金屬沾污也就隨著氧化層的清除而被去除掉了。硅片進行純水漂洗和甩干時，表面本質上已無金屬離子存在并能放入爐子進行熱處理了。 　　氧施主 　　經(jīng)觀測，硅進行任何的熱處理，溫度在500℃-900℃范圍內，新的氧施主開始出現(xiàn)。氧施主的這個效應在450℃左右時，不會發(fā)生。根據(jù)一些資料，進行抵抗穩(wěn)定時，要防止這類施主的產(chǎn)生，可以通過快速熱處理過程，硅在650℃維持幾秒鐘而達到。