深度揭秘硅片产业,巨大潜力成就半导体材料之王【附下载】| 智东西内参( 四 )



Bonding 技术:Bonding 技术又称键合技术 , 用 bonding 制造的 SOI 硅片又叫 Bonded SOI , 简称 BSOI 。 Bonding技术需要两片普通硅晶圆 , 在其中一片上生长一层氧化层(SiO2) , 然后与另外一片硅源键合 , 连接处就是氧化层 。 最后再进行研磨和抛光到想要的填埋层(SiO2)深度 。 由于键合技术比离子注入技术简单 , 所以目前 SOI 硅片大都采用 bonding 技术制作 。

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▲离子注入方式形成绝缘体上硅
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▲wafer bonding 方式形成绝缘体上硅
Sim-bond 技术:注氧键合技术 。 Sim-bond 技术是 SIMOX 与 bond 技术的结合 。 优点是可以高精度控制埋氧层厚度 。 第一步是向一片硅晶圆注入氧离子 , 然后高温热退火形成氧化层 , 然后在该硅片表面形成一层 SiO2 氧化层 。 第二步是将该硅片与另外一片晶圆键合 。 然后进行高温退火形成完好的键合界面 。 第三步 , 减薄工艺 。 利用 CMP 技术减薄 , 但是与 bond 技术不同的是 , sim-bond 有自停止层 , 当研磨到 SiO2 层时 , 会自动停止 。 然后经过腐蚀去掉 SiO2层 。 最后一步是抛光 。

Smart-cut 技术:智能剥离技术 。 Smart-cut 技术是键合技术的一种延伸 。 第一步是将一片晶圆氧化 , 在晶圆表面生成固定厚度的 SiO2 。 第二步是利用离子注入技术 , 向晶圆的固定深度注入氢离子 。 第三步是将另外一片晶圆与氧化晶圆键合 。 第四步是利用低温热退火技术 , 氢离子形成气泡 , 令一部分硅片剥离 。 然后利用高温热退火技术增加键合强度 。 第五步是将硅表面平坦化 。 这项技术是国际公认的 SOI 技术发展方向 , 埋氧层厚度完全由氢离子注入深度决定 , 更加准确 。 而且被剥离出的晶圆可以重复利用 , 大大降低了成本 。

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▲sim-bond 方式形成绝缘体上硅
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▲Smart-cut 方式形成绝缘体上硅
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高壁垒制造技术

1、制造技术

硅片的原材料是石英 , 也就是通常说的沙子 , 可以直接在自然界开采 。 晶圆制造的过程可以通过几步来完成:主要有脱氧提纯、提炼多晶硅、单晶硅锭(硅棒)、滚磨、晶片切割、晶圆抛光、退火、测试 , 包装等步骤 。

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