摘 要：近年來，我國(guó)的半導(dǎo)體技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，再加上國(guó)家給予的有力支持，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展壯大，但與國(guó)外相比，還存在較大差距，還需進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，本文就半導(dǎo)體硅片的品質(zhì)工藝與產(chǎn)品質(zhì)量展開研究，希望為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體硅片；品質(zhì)工藝；產(chǎn)品質(zhì)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.055

隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體材料獲得了大量的應(yīng)用，有效的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展壯大。但隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，也突顯出了生產(chǎn)技術(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面的不足。在今后的發(fā)展中，相關(guān)企業(yè)必須加大創(chuàng)新力度，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 半導(dǎo)體材料概述

1.1 半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體，是一種在導(dǎo)電性上介于金屬與絕緣體之間的材料。其中，由一類元素構(gòu)成的半導(dǎo)體被稱作元素半導(dǎo)體，比如 Si 和 Ge。硅是當(dāng)前電路生產(chǎn)中使用最普遍的一種半導(dǎo)體材料，而且應(yīng)用前景廣闊。

1.2 半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)

（1）區(qū)熔硅單晶。這是晶體生長(zhǎng)的常用方法之一，不需要坩堝，因此也就避免了污染的產(chǎn)生，能夠生成雜質(zhì)含量非常低的單晶，也可用來進(jìn)行提純處理。

（2）直拉硅單晶。這種方法是將材料放入坩堝中，經(jīng)過加熱將其熔化，將籽晶加入其中，不斷旋轉(zhuǎn)，依靠其中的溫度梯度生成單晶。該種方法的效率非常高，且容易實(shí)現(xiàn)大直徑化。

（3） MCZ 法硅單晶。這種方法也是直拉法的一種，它是在常規(guī)方法中添加了一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，以有效抑制熱對(duì)流，實(shí)現(xiàn)單晶的生長(zhǎng)。該種方法可有效的減少氧含量，提高電阻率均衡性。

1.3 半導(dǎo)體的型號(hào)

在單晶生產(chǎn)過程中，根據(jù)摻雜元素的不同，可以將其分為以下兩類：P 型與 N 型。半導(dǎo)體的型號(hào)是非常重要的，是生產(chǎn)有關(guān)器件的關(guān)鍵依據(jù)，在很大程度上影響器件的性質(zhì)，因此必須劃分清楚。

1.4 晶向

在常壓下，單晶有著不變的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)。在研究過程中，人們將晶格的排列進(jìn)行了劃分。而在其生長(zhǎng)過程中，單晶是沿著一定的晶向生長(zhǎng)的，最終實(shí)現(xiàn)晶格的規(guī)則化排列。

2 半導(dǎo)體硅片的品質(zhì)工藝

2.1 檢驗(yàn)的分類

為確保產(chǎn)品的質(zhì)量，需要在半導(dǎo)體生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)加工中形態(tài)的不同，可分為晶體檢驗(yàn)、晶片檢驗(yàn)。

對(duì)單晶進(jìn)行一定的加工處理，得到半成品切片，再通過多個(gè)步驟的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)后，進(jìn)行磨片加工，接著是清洗工序，等待出廠，進(jìn)入到最后的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。

2.2 檢驗(yàn)的項(xiàng)目

（1）直徑。一般用到的是卡尺，具體方法為：首先進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，接著將其推緊，使得長(zhǎng)腳一側(cè)的兩個(gè)內(nèi)平面緊緊貼合，不能留有縫隙，最后讀出測(cè)定的數(shù)值。如果存在誤差，則要記得將誤差排除在外。

（2）型號(hào)。一般用到的是導(dǎo)電類型測(cè)試儀，具體方法為：首先開機(jī)預(yù)熱一段時(shí)間，接著是進(jìn)行校對(duì)。使用冷熱探針輕觸硅片表面，觀察顯示結(jié)果為 N 或 P ，即得到了產(chǎn)品的型號(hào)。

（3）晶向。一般用到的是X 射線定向儀，具體方法為：首先也是進(jìn)行數(shù)據(jù)校對(duì)，接著可根據(jù)指導(dǎo)文件進(jìn)行操作，該過程要注意的一點(diǎn)是，避免X射線正對(duì)任何人。

（4）厚度。一般用到的是千分表，具體方法為：使用標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行校對(duì)，若數(shù)值存在誤差，則進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使其數(shù)值一致，才能進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量。一般取中心點(diǎn)的厚度為最終的測(cè)量值。

2.3 不合格硅片的處理

在產(chǎn)品檢驗(yàn)過程中，難免會(huì)出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，對(duì)其要進(jìn)行專門的歸類，并注意保護(hù)好表面，不可以用手直接觸摸，以用于后續(xù)的改檔。廢品應(yīng)標(biāo)明型號(hào)、不合格原因等內(nèi)容，并按其所屬類別進(jìn)行分類，比如：可返修產(chǎn)品、不可返修產(chǎn)品等。經(jīng)統(tǒng)一整理后，進(jìn)行封裝。

2.4 硅片的出廠封裝

經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)后，確保硅片的有關(guān)參數(shù)及外形符合標(biāo)準(zhǔn)，按照客戶的要求選用泡沫盒或是塑料盒進(jìn)行封裝，每盒也有一定的數(shù)量要求，并在相關(guān)文件上標(biāo)明其具體的規(guī)格、參數(shù)，并記錄追溯，以用于后續(xù)的查詢。

3 質(zhì)量跟蹤與反饋處理

3.1 質(zhì)量跟蹤

從簽訂訂單開始，就由市場(chǎng)部、研發(fā)部等部門共同協(xié)調(diào)跟蹤執(zhí)行，一方面要與客戶溝通好，充分了解其需要的產(chǎn)品用途，從而能夠最大程度的滿足客戶的要求，另一方面要將得到信息盡快反映給研發(fā)部門，結(jié)合產(chǎn)品的具體用途，設(shè)計(jì)生產(chǎn)方案，并盡快交付生產(chǎn)，最后進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量合格后出廠。

其中，在生產(chǎn)方案的設(shè)計(jì)過程中，還要考慮到現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)施，以進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃；在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，要安排專門人員進(jìn)行定期檢測(cè)；進(jìn)行最后的檢驗(yàn)時(shí)，要采取分類測(cè)試的方法，最終封裝交付。實(shí)踐表明，不同部門間的協(xié)調(diào)溝通非常重要，只有做到信息交流的通暢，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 反饋處理

在出現(xiàn)反饋情況時(shí)，市場(chǎng)部首先得到相關(guān)信息，并由其通知品質(zhì)部按照產(chǎn)品的出廠信息進(jìn)行追溯，查找有關(guān)的生產(chǎn)記錄，并聯(lián)系其他部門共同分析其中的原因，如果判斷得出是工藝方面的原因，則由研發(fā)部門對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行檢查，確認(rèn)問題所在并及時(shí)糾正；如果是生產(chǎn)方面的原因，則由制造部門檢查生產(chǎn)環(huán)節(jié)是否存在疏漏，進(jìn)行認(rèn)真的分析并提交報(bào)告，同客戶進(jìn)行充分的溝通解決。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)中的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，提出解決方案，以確保后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來說，隨著科技的進(jìn)步，半導(dǎo)體材料的重要性愈加凸顯，其已成為社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，在生產(chǎn)過程中必須確保半導(dǎo)體硅片的產(chǎn)品質(zhì)量，而隨著硅單晶純度的提升，缺陷有所減少，精度以及工藝水準(zhǔn)不斷提高，將進(jìn)一步推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]寇文杰，王曉飛.半導(dǎo)體硅片退火后檢測(cè)工藝的發(fā)展探討[J].電子測(cè)試，2015（13）：83-84.

[2]王艷茹，李賀梅.半導(dǎo)體硅材料的清洗方法[J].天津科技， 2017，44（05）：56-58.

[3]陳培倉(cāng)，徐政，李俊.CMOS工藝中等離子體損傷WAT方法研究[J].電子與封裝，2016，16（06）：31-35.

作者簡(jiǎn)介：楊玉梅（1989-），女，陜西榆林人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：質(zhì)量管理。