半导体硅片生产流程

半导体硅片的生产流程较长，涉及工艺较多。半导体抛光片生产环节包含了拉晶、滚圆、切割、 研磨、蚀刻、抛光、清洗等工艺；半导体外延片生产过程主要为在抛光片的基础 上进行外延生长；SOI 硅片主要采用键合或离子注入等方式制作。半导体硅片每 一个工艺环节均会影响产成品的质量、性能与可靠性 。

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。随着集成电路特征线宽的不断缩小，光刻机的景深也越来越小，硅片上极其 微小的高度差都会使集成电路布线图发生变形、错位，这对硅片表面平整度提出了苛刻的要求。

此外，硅片表面颗粒度和洁净度对半导体产品的良品率也有直接影响。抛光工艺可去除加工表面残留的损伤层，实现半导体硅片表面平坦化，并进一步减小硅片的表面粗糙度以满足芯片制造工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求。抛光片可直接用于制作半导体器件，广泛应用于存储芯片与功率器件等，也可作为外延片、SOI 硅片的衬底材料。外延是通过化学气相沉积的方式在抛光面上生长一层或多层，掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层。外延技术可以减少硅 片中因单晶生长产生的缺陷，具有更低的缺陷密度和氧含量。

外延片常在CMOS电路中使用，如通用处理器芯片、图形处理器芯片等，由于外延片相较于抛光片 含氧量、含碳量、缺陷密度更低，提高了栅氧化层的完整性，改善了沟道中的漏电现象，从而提升了集成电路的可靠性。除此之外，通常在低电阻率的硅衬底上 外延生长一层高电阻率的外延层，应用于二极管、IGBT（绝缘栅双极型晶体管） 等功率器件的制造。功率器件常用在大功率和高电压的环境中，硅衬底的低电阻 率可降低导通电阻，高电阻率的外延层可以提高器件的击穿电压。

外延片提升了器件的可靠性，并减少了器件的能耗，因此在工业电子、汽车电子等领域广泛使用。SOI硅片即绝缘体上硅，是常见的硅基材料之一，其核心特征是在顶层硅和支撑衬底之间引入了一层氧化物绝缘埋层，具体流程如下：
1、拉晶环节：多晶硅、熔化、接入籽晶、旋转拉晶、单晶硅锭
2、硅锭加工环节：硅锭去头、径向滚圆、定位边/槽研磨、硅锭研磨
3、成型环节：切片、双面研磨、倒角、蚀刻
4、抛光环节：双面抛光、边缘抛光、最终抛光、抛光片
5、外延环节：外延生长、外延片
6、清洗出货环节：抛光片/外延片、清洗、检测、包装、出货

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