通過對本書的學習，我對單晶拋光片的加工有了一定的了解，並且對直拉單晶生長方法有了更深一步的認識。這本書在內容上採取由淺入深的方式，在介紹半導體矽及積體電路有關知識的同時，簡單介紹半導體工業及國內、國外半導體材料矽單晶、拋光片技術的發展和動態，重點闡述了矽單晶拋光片的加工製備技術，大直徑矽片的運、載，矽單晶、拋光片的測試，潔淨室技術及三廢處理等內容。並且，書中附有大量的圖、表等資料。
由於工作和學習的需要主要針對了矽單晶拋光片的加工製備技術，矽單晶、拋光片的測試進行了學習了解。
一、 社會已經進入電子資訊的時代，微處理晶元的發明徹底改變了世界，微電子、資訊科技的水平已被視為乙個國家現代化水平高低的重要標誌。單晶矽材料是半導體工業的基礎，因此從事矽材料領域的工程技術人員，都必須深入了解矽材料的基本性質與其拋光片的加工工藝技術。隨著大規模積體電路技術的不斷發展，目前ic技術已邁進了特徵尺寸線寬小於0.
10μm的奈米電子時代，對半導體矽單晶、拋光片加工質量的要求愈來愈高。矽單晶、拋光片尺寸也將由直徑150mm（6in）、直徑200mm（8in）向直徑300mm（12in）發展。為了平時生產工作的的需要以及對矽單晶的迫切了解，我選擇了對矽單晶拋光的學習。
二、 矽是已知的12個具有半導體性質中最重要的元素半導體，是位於元素週期表中第三週期ⅳa族的第二個元素。在自然界沒有呈游離狀態的單質矽，而是以化合物形態存在，在地殼中含量很大，僅次於氧在地殼中的含量（約佔地殼質量的二分之一），約佔地殼質量的25.8%（約佔地殼質量的四分之一），矽的化合物有二價化合物和四價化合物。
在常溫下化學性質穩定，不溶於單一強酸中，但易溶於鹼。在高溫下性質活潑，易與各種材料發生反應。矽是具有明顯的熱膨脹及熱傳導性質的材料。
當矽在熔化時其體積會縮小。反之當矽從液態凝固時其體積會膨脹。正因如此，在採用直拉技術生長晶體過程中，在收尾結束後，剩餘的矽熔體冷卻凝固時會導致石英坩堝破裂現象。
由於矽具有較大的表面張力 （熔點時為736mn/m）和較小的密度 (液態時為2.533g/m3),據此特性可採用懸浮區熔技術生長晶體,此既可避免石英坩堝對矽的玷汙,可進行多次區熔提純及製備低氧高純的區熔矽單晶.其化學性質十分穩定,但是在高溫時矽幾乎可與所有的物質發生化學作用。
矽極易同氧、氮等物質發生化學反應，它在4000c時能與氧、在10000c時能與氮發生化學反應。故在採用直拉技術生長晶體過程中，石英坩堝 （sio2）會與矽熔體發生以下化學反應：
si+sio2=2sio
其化學反應的產物sio一部分從矽熔體中被蒸發出去，另一部分卻會溶解於矽熔體之中，從而增加了矽中的氧濃度，這也是矽中氧的主要**。因此，在矽晶體的生長過程中，往往採用在真空或低壓、高純惰性氣氛條件下進行拉晶（常在高純氬氣氣氛下拉晶）這樣既可避免外界的玷汙，另外可隨著sio
的蒸發量增大而降低矽中的氧含量，同時也可使爐腔壁上減緩sio的沉積，從而可避免sio粉塵對無位錯的單晶體的生長。
三、 矽單晶製備主要採用直拉單晶生長方法和區熔單晶生長方法。
根據實際情況主要學習了直拉單晶生長方法製備矽單晶。為了生長質量合格（矽單晶電阻率、氧含量及氧濃度分布、碳含量、金屬雜質含量、缺陷等）的矽單晶棒，在採用直拉單晶生長方法時，需要考慮以下問題：
首先是根據技術要求，選擇使用合適的單晶生長裝置；
其次是要掌握一整套矽單晶製備工藝、技術。主要包括以下工藝、技術：
①.矽單晶生長系統內的熱場設計，確保晶體生長有合理、穩定的溫度梯度。這包括矽單晶生長系統內的石墨加熱系統的形狀、尺寸的設計；石英坩堝材料的選用及處理；系統內保溫材料的選用；改善熱、對流的熱屏技術設計等。
矽單晶生長系統內的氬氣氣體系統設計。
②．矽單晶的夾持技術系統的設計。
③．為了提高生產效率的連續加料系統的設計。
④．矽單晶製備工藝的過程控制。
這包括系統內的各項工藝引數的優化設定（晶體的提公升速度及轉速、坩堝的轉速及提公升速度、氬氣的壓力及流量、磁場強度等）及控制。以求達到矽單晶中的氧及氧濃度分布、碳含量、cop缺陷及電阻率均勻分布的有效控制。
直拉矽單晶生長控制主要分為以下過程：
①．裝料將多晶矽和摻雜劑置入單晶爐內的石英坩堝中。生長直徑300mm 的矽單晶生長系統一次最大裝料量一般可達300kg。摻雜劑的種類應視所需生長的矽單晶電阻率而定。
直拉單晶生長時摻雜劑主要有.對生長p型矽單晶有硼；對生長n型矽單晶有磷、砷、銻。
②．熔化當裝料結束關閉單晶爐爐蓋後，抽真空使單晶爐內保持在一定的壓力範圍內，驅動石墨加熱系統的電源，加熱至大於矽的熔化溫度 14200c，使多晶矽和摻雜物熔化。
③．引晶當多晶矽熔融體溫度穩定後，將籽晶慢慢下降進入矽熔融體中（籽晶在矽熔體中也會被熔化），然後具有一定轉速的籽晶按一定速度向上提公升，由於軸向及徑向溫度梯度產生的熱應力和熔融體的表面張力作用，使籽晶與矽熔融體的固液交接面之間的矽熔融體冷卻形成固態的矽單晶。所用的籽晶的晶向是按照工藝要求製備的，常用的有 100和111晶向。
④．縮徑（頸） 當籽晶與矽熔融體接觸時，由於溫度梯度產生的熱應力和熔體的表面張力作用，會使籽晶晶格產生大量位錯，這些位錯可利用「縮頸」工藝使之消失。「縮頸」工藝可加大旋轉籽晶的提公升速度，使生長出的晶體直徑縮小到一定大小（大約為3~6mm)。由於位錯常常與其生長軸成乙個夾角，如果以100和111晶向生長時，其滑移面與其生長軸之間的夾角呈36.
16o和19.28o。故只需要長出的縮頸晶體有足夠的長度，能使位錯沿著滑移面延伸和產生滑移，使位錯延伸、滑移至晶體的表面而消失，從而便可生長出無位錯單晶體。
⑤．放肩在縮頸工藝中，當細頸生長到足夠長度時，通過逐漸低晶體的提公升速度及溫度調整，使晶體直徑逐漸變大而達到工藝求直徑的目標值，為了降低晶棒頭部的原料損失，目前幾乎都採用平放肩工藝，即使肩部夾角呈180o。
⑥．等徑生長在放肩後當晶體直徑達到工藝要求直徑的目標值時，再通過逐漸提高晶體的提公升速度及溫度的調整，使晶體生長進入等直徑生長階段，並使晶體直徑控制在大於或接近工藝要求的目標公差值。在此等徑生長階段，對拉晶的的各項工藝引數的控制非常重要。由於在晶體生長過程中，矽熔融體液面逐漸下降及加熱功率逐漸增大等各種因素的影響，使得晶體的散熱速率隨著晶體的長度增加而遞減。
因此固液交接介面處的溫度梯度變小，從而使得晶體的最大提公升速度隨著晶體長度的增長而減小。
⑦．收尾晶體生長的收尾主要要防止位錯的反延一般講，晶體位錯反延的距離大於或等於晶體生長介面的直徑，因此當晶體生長的長度達到預定要求時，應該逐漸縮小晶體的直徑，直至最後縮小成為乙個點而離開矽熔融體液面，這就是晶體生長的收尾階段。
四、為滿足ic工業發展的需要，目前對矽拋光片的製備，根據工藝要求已有兩類不同的矽單晶拋光製備工藝、技術。
①．加工滿足ic工藝、技術要求的各種規格的成品新片。其中包括正片和各種用途的假（陪）片。
②．加工滿足ic工藝、技術要求的晶元**加工的再生利用片。
為滿足ic工藝、技術要求，必須將質量合格 （矽單晶電阻率、氧含量、碳含量、金屬雜質含量、缺陷等）的矽單晶棒加工成不同規格的矽拋光片。矽單晶拋光片的製備工藝流程比較複雜，加工工序多而長，必須嚴格控制每道工序的加工質量，以能獲得滿足ic工藝技術要求、質量合格的矽單晶拋光片。
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：目的是切除單晶矽棒的頭部、尾部及超出客戶規格的部分，將單晶矽棒分段成切片裝置可以處理的長度，切取試片測量單晶矽棒的電阻率含氧量。
外徑磨削：由於單晶矽棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶元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。
平邊或v型槽處理：指方位及指定加工，用以單晶矽棒上的特定結晶方向平邊或v型。
切片：指將單晶矽棒切成具有精確幾何尺寸的薄晶元。
倒角：指將切割成的晶元稅利邊修整成圓弧形，防止晶元邊緣破裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。
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，達到乙個拋光過程可以處理的規格。
腐蝕：指經切片及研磨等機械加工後，晶元表面受加工應力而形成的損傷層，通常採用化學腐蝕去除。
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元的拋光。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：
主要作用改善晶元表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下。
清洗：在單晶矽片加工過程中很多步驟需要用到清洗，這裡的清洗主要是拋光後的最終清洗。清洗的目的在於清除晶元表面所有的汙染源。
五、 矽單晶拋光片的各項質量特性引數可以說是互相關聯、相互影響的，它是綜合影響矽單晶拋光片的技術、質量特徵的指標，它直接反映出矽晶元的內在和表面加工質量。。主要包括.矽片的結晶學引數、電學引數、機械幾何尺寸引數、表面金屬離子沾汙含量及表面潔淨度和表面奈米形貌等。
1） 表徵矽片加工前的內在質量的特性引數
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