
目前超过98%的电子元件材料全部使用单晶硅。其中用CZ法占了约85%,其他部份则是由浮融法FZ生长法。CZ法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件。而FZ法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用,主要在于它的高氧含量提供了晶片强化的优点。另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。
目前国内主要采用CZ法
CZ法主要设备:CZ生长炉
CZ法生长炉的组成元件可分成四部分
(1)炉体:包括石英坩埚,石墨坩埚,加热及绝热元件,炉壁
(2)晶棒及坩埚拉升旋转机构:包括籽晶夹头,吊线及拉升旋转元件
(3)气氛压力控制:包括气体流量控制,真空系统及压力控制阀
(4)控制系统:包括侦测感应器及电脑控制系统
加工工艺:
加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长
(1)加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的N或P型而定。杂质种类有硼,磷,锑,砷。
(2)熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化。
(3)缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩劲生长使之消失掉。缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm)由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体。
(4)放肩生长:长完细颈之后,须降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。
(5)等径生长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径维持在正负2mm之间,这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。
(6)尾部生长:在长完等径部分之后,如果立刻将晶棒与液面分开,那么效应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生,必须将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。
单晶硅棒加工成单晶硅抛光硅片
加工流程:
单晶生长→切断→外径滚磨→平边或V型槽处理→切片
倒角→研磨 腐蚀--抛光→清洗→包装
切断:目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分,将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度,切取试片测量单晶硅棒的电阻率含氧量。
切断的设备:内园切割机或外园切割机
切断用主要进口材料:刀片
外径磨削:由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大,通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。
外径滚磨的设备:磨床
平边或V型槽处理:指方位及指定加工,用以单晶硅捧上的特定结晶方向平边或V型。
处理的设备:磨床及X-RAY绕射仪。
切片:指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。
切片的设备:内园切割机或线切割机
倒角:指将切割成的晶片税利边修整成圆弧形,防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生,增加磊晶层及光阻层的平坦度。
倒角的主要设备:倒角机
研磨:指通过研磨能除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格。
研磨的设备:研磨机(双面研磨)
主要原料:研磨浆料(主要成份为氧化铝,铬砂,水),滑浮液。
腐蚀:指经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。
腐蚀的方式:(A)酸性腐蚀,是最普遍被采用的。酸性腐蚀液由硝酸(HNO3),氢氟酸(HF),及一些缓冲酸(CH3COCH,H3PO4)组成。
(B)碱性腐蚀,碱性腐蚀液由KOH或NaOH加纯水组成。
抛光:指单晶硅片表面需要改善微缺陷,从而获得高平坦度晶片的抛光。
抛光的设备:多片式抛光机,单片式抛光机。
抛光的方式:粗抛:主要作用去除损伤层,一般去除量约在10-20um;
精抛:主要作用改善晶片表面的微粗糙程度,一般去除量1um以下
主要原料:抛光液由具有SiO2的微细悬硅酸胶及NaOH(或KOH或NH4OH)组成,分为粗抛浆和精抛浆。
清洗:在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗,这里的清洗主要是抛光后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。
清洗的方式:主要是传统的RCA湿式化学洗净技术。
主要原料:H2SO4,H2O2,HF,NH4HOH,HCL
(3)损耗产生的原因
A.多晶硅--单晶硅棒
多晶硅加工成单晶硅棒过程中:如产生损耗是重掺埚底料、头尾料则无法再利用,只能当成冶金行业如炼铁、炼铝等用作添加剂;如产生损耗是非重掺埚底料、头尾料可利用制成低档次的硅产品,此部分应按边角料征税。
重掺料是指将多晶硅原料及接近饱和量的杂质(种类有硼,磷,锑,砷。杂质的种类依电阻的N或P型)放入石英坩埚内溶化而成的料。
重掺料主要用于生产低电阻率(电阻率<0.011欧姆/厘米)的硅片。
损耗:单晶拉制完毕后的埚底料约15%。
单晶硅棒整形过程中的头尾料约20%。
单晶整形过程中(外径磨削工序)由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大,通过外径磨削可以获得较为精确的直径。损耗约10%-13%。
希望能对你有帮助!
自3月开始,宝岛台湾,遭遇半个多世纪以来最严重的一次干旱,岛内严重缺水。
那么,台湾缺水将 对全球半导体产业链产生什么影响?
对国内半导体产业链又有哪些机会?
哪些公司又有望受益呢?
本期社长就来和你分析一下,要看到最后[可爱]
要知道,半导体芯片生产的每个环节都离不开大量用水。这对于拥有台积电等半导体巨头,且代工市场占全球65%的台湾而言,可谓重大打击。一旦缺水局面得不到缓解,全球缺芯局面恐将进一步恶化。
但从另一方面来看,缺芯也将倒逼需求端扩产大潮的强劲增长,作为全球半导体产业链重地,中国大陆半导体市场规模约占全球25%,且还在不断上升。
这也就意味着,设备环节和制造环节,都将在国产替代逻辑下充分受益。国内5大半导体潜力龙头,有望迎来黄金发展期。#半导体# #芯片#
总市值:217亿
晶方 科技 成立于2005年,长期专注于传感器领域的封装测试及专业代工业务。是全球第二大CIS晶圆级芯片封测服务商。
2020年净利同比增长252%,这其中,封测业务,毛利率高达80%。 这在全行业都实属难得。
不仅如此,据社长了解,实际上,早在2007年,晶方 科技 就成功研发出拥有自主知识产权的超薄晶圆级芯片封装技术,不仅彻底改变了封装行业,更使高性能,小型化的摄像头模块成为可能。
而 得益于车载摄像头在 汽车 智能化、网联化的趋势下快速兴起,公司将长期受益。
总市值:243亿
从服装巨头,转型锂电龙头,即使是在“神仙”汇集的A股,这样的故事也足够魔幻。而成立于1992年的杉杉股份,正是故事的主角。杉杉股份业务涵盖锂离子电池材料、电池系统集成以及服装、创投等业务。 是国内唯一一家从服装企业成功转型为新能源产业的领军企业。
目前已实现碳硅负极材料量产,其中,正极年产量6万吨,负极年产量8万吨,电解液年产量4万吨,综合产能位列全球第一。
而从杉杉股份先后与澳大利亚锂矿公司Altura以及洛阳钼业签订合作协议来看,社长觉得杉杉股份已不再满足于锂电龙头的地位,它正在尝试以锂电材料为基础,撬动整个新能源产业版图。
总市值:345亿
立昂微成立于2002年,是国内少有的具有硅材料及芯片制造能力的完整产业平台,业务横跨半导体硅片及功率器件两大细分赛道,一体化优势明显。同时,凭借强劲的研发实力,立昂微目前 已切入安森美、中芯国际、华润微等国内外知名企业供应链,盈利水平逐年提升 。
从2016年到2020年前三季度,立昂微营收增速始终保持在30%左右。其中,12英寸半导体硅片相关技术已于2017年通过正式验收,标志着立昂微已走在我国大尺寸半导体硅片生产工艺的前列。
而就在今年3月,立昂微宣布募投52亿扩充12寸硅片产能,加码布局功率景气赛道,从这个角度看,社长认为硅片龙头腾飞,指日可待。
总市值:382亿
士兰微成立于1997年,经过二十多年的发展,已经从一家纯芯片设计公司,发展成为目前国内为数不多的,集设计与制造一体化的综合型半导体厂商。主要产品包括集成电路、半导体分立器件、LED产品等大类。
得益于士兰微,完全走的是自主知识产权的道路,截至2021年1月初已经有部分技术水平领先的国产设备通过工艺验证,比原定验收时间缩短50%。
除此以外,士兰微智能功率模块的技术水平已排进全球前十,在行业需求快速增加、公司自身相对竞争优势明显的背景下,社长预计未来几年,公司IPM模块的营业收入将会持续快速成长。
总市值:1210亿
闻泰 科技 是目前国内最大的手机代工ODM企业,早在2015年,闻泰 科技 的代工产品出货量,就已经成为全球第一。
在这里社长特别要提到一点,目前,全球主流手机品牌厂商,只有vivo和苹果全部采用自研设计,其他的公司,包括三星、华为,都是要和ODM厂合作的,尤其以性价比著称的小米,75%的手机,都由ODM公司代工。
这也是为何闻泰 科技 的业绩能一直保持在较高水平。数据显示,即便是在 全球智能手机市场低迷的过去四年里,闻泰的年均复合增长率高达94.37% 。
而随着闻泰 科技 在2020年对全球领先的 汽车 功率半导体厂商,安世半导体的全资收购,未来有望深度受益于 汽车 电动化的快速发展。
#股票# #A股# #股市分析#
你看好哪个公司,评论区一起聊一聊[可爱]
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