芯片用硅晶片的加工技术

本书作者是北京有色金属研究总院的高级工程师，从事半导体硅材料开发研究工作四十多年，获得多项国家、省部级奖项，至今依然奋斗在技术前沿领域，为国内相关研究与生产单位提供技术支持。本书是他将多年来的研究与技术成果总结成一本实用性很强的工具书，收集了国内外当前的发展水平，为行业相关技术人员提供了一本全面系统的“纳米集成电路工艺用硅单晶抛光片”和“晶体硅太阳能电池晶片”加工专著。

《芯片用硅晶片的加工技术》由浅入深地介绍了半导体硅及集成电路的有关知识，并着重对满足纳米集成电路用优质大直径300mm硅单晶抛光片和太阳能光伏产业用晶体硅太阳电池晶片的制备工艺、技术，以及对生产工艺厂房的设计要求进行了全面系统的论述。书中附有大量插图、表格等技术资料，可供致力于半导体硅材料工作的科技人员、企业管理人员和从事硅片加工的专业工程技术人员阅读参考，亦可作为高校及专业培训的教学参考书使用。

第一篇基础篇
第1章概述2
1.1半导体工业的发展概况2
1.2中国半导体工业的发展历程10
第2章半导体材料硅的物理、化学及其半导体的性质42
2.1概述42
2.2半导体材料硅的基本物理、化学性质44
2.2.1半导体材料硅的晶体结构44
2.2.2半导体材料硅的电学性质48
2.2.3半导体材料硅的光学性质53
2.2.4半导体材料硅的热学性质53
2.2.5半导体材料硅的机械性质54
2.2.6半导体材料硅的化学性质55
2.2.7半导体材料的P-N结特性56
第二篇集成电路产业用硅片
第3章硅片的制备64
3.1对集成电路用硅片的技术要求64
3.2表征半导体材料质量的特性参数69
3.2.1纯度69
3.2.2结晶学参数70
3.2.3电学参数70
3.2.4半导体晶片加工后的机械几何尺寸参数71
3.2.5半导体晶片表面状态质量参数71
3.3硅片质量控制中的几个相关的专用技术术语解释71
3.4硅片加工的工艺流程83
3.5硅晶棒（锭）的制备90
3.5.1直拉（Czochralski，CZ）单晶硅的生长92
3.5.2悬浮区熔硅的生长104
3.6硅晶棒（锭）的截断（cropping）107
3.7硅单晶棒外圆的滚磨（圆）磨削（grinding）108
3.8硅单晶片定位面加工（flat or notch grinding）110
3.9硅单晶棒表面的腐蚀（etching）112
3.10硅切片（slicing）112
3.11硅片倒角（edge grinding）117
3.12硅片的双面研磨（lapping）或硅片的表面磨削(grinding)123
3.13硅片的化学腐蚀133
3.14硅片的表面处理138
3.14.1硅片表面的热处理138
3.14.2硅片背表面的增强吸除处理141
3.15硅片的边缘抛光（edge polishing）143
3.15.1硅片边缘表面的机械带式边缘粗抛光加工143
3.15.2硅片边缘表面的碱性胶体二氧化硅化学机械的精抛光加工144
3.16硅片的表面抛光（polishing）146
3.16.1硅片的表面抛光加工工艺146
3.16.2硅片的碱性胶体二氧化硅化学机械抛光原理148
3.16.3硅片的多段加压单面抛光工艺149
3.16.4抛光液（slurry）150
3.16.5抛光布（polishingpad）153
3.16.6硅片表面的粗抛光（roughness polishing）156
3.16.7硅片表面的细抛光（fine polishing）161
3.16.8硅片表面的最终抛光（final polishing）164
3.17硅片的激光刻码（laser marking）172
3.18硅片的化学清洗（cleaning）178
3.18.1硅片的化学清洗工艺原理178
3.18.2美国RCA清洗技术180
3.18.3新的清洗技术184
3.18.4使用不同清洗系统对抛光片进行清洗187
3.18.5抛光片清洗系统中硅片的脱水、干燥技术189
第4章其他的硅晶片197
4.1硅外延片198
4.1.1外延的种类199
4.1.2外延的制备方法199
4.1.3化学气相外延原理200
4.1.4硅外延系统201
4.2硅锗材料202
4.3硅退火片203
4.4绝缘体上硅SOI204
第5章硅片的运、载211
5.1氟塑料的基本特性211
5.2半导体工业常用的塑料制品——硅片的运、载花篮及包装盒214
5.3硅抛光片的洁净包装218
5.4其他相关的工装用具220
第6章硅片的测试224
6.1硅片主要机械加工参数的测量226
6.2硅单晶棒或晶片的晶向测量231
6.3导电类型（导电型号）的测量236
6.4电阻率及载流子浓度的测量238
6.5少数载流子寿命测量241
6.6氧、碳浓度测量245
6.7硅的晶体缺陷测量248
6.8电子显微镜和其他超微量的分析技术254
第三篇太阳能光伏产业用硅片
第7章太阳能光伏产业用硅片的制备技术270
7.1太阳能光电转换原理270
7.2太阳电池的主要技术参数273
7.3晶体硅太阳电池的结构278
7.4晶体硅太阳电池用的晶体硅材料的制备279
7.4.1多晶硅原材料的准备280
7.4.2太阳电池产业用的硅系晶体材料281
7.4.3直熔法制备铸造多晶硅的生产工艺284
7.5对太阳能光伏产业用的硅片的技术要求295
7.6晶体硅太阳电池用的硅片的加工技术296
7.6.1硅晶棒（锭）的截断296
7.6.2晶体硅的切片297
7.6.3晶体硅片的化学腐蚀298
7.7晶体硅太阳电池片的生产工艺流程299
7.7.1晶体硅太阳电池晶片的主要生产工艺过程299
7.7.2晶片表面“绒面”结构的制备299
7.7.3P-N结的制备301
7.7.4去边刻蚀303
7.7.5表面处理（表面去磷硅玻璃）304
7.7.6减反射膜层的制备305
7.7.7表面电极的制备307
7.8晶体硅太阳电池组件的制备工艺技术308
7.9晶体硅太阳电池组件装置封装的生产工艺过程309
7.9.1晶体硅太阳电池组件装置封装的生产工艺流程310
7.9.2晶体硅太阳电池组件装置封装用的主要材料313
7.10太阳电池的应用314
第四篇半导体晶片加工厂的厂务系统要求
第8章洁净室技术318
8.1概述318
8.2洁净室空气洁净度等级及标准318
8.3洁净室在半导体工业中适用范围327
8.4洁净室的设计331
8.5洁净室的维护及管理333
第9章半导体工厂的动力供给系统340
9.1电力供给系统340
9.2超纯水系统341
9.2.1半导体及IC工业对超纯水的技术要求342
9.2.2超纯水的制备345
9.3高纯化学试剂及高纯气体349
9.3.1半导体工业用的高纯化学试剂349
9.3.2高纯气体351
9.4三废（废水、废气、废物）处理系统及相关安全防务系统356
参考文献358