半導體硅片的品質工藝與產品質量研究

摘 要：近年來，我國的半導體技術獲得了飛速的發展，再加上國家給予的有力支持，國內的半導體產業逐漸發展壯大，但與國外相比，還存在較大差距，還需進一步提高產品質量。因此，本文就半導體硅片的品質工藝與產品質量展開研究，希望為我國半導體產業的發展提供一定借鑒。

關鍵詞：半導體硅片；品質工藝；產品質量

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

隨著電子產業的發展，半導體材料獲得了大量的應用，有效的促進了國內半導體行業的發展壯大。但隨著競爭的加劇，也突顯出了生產技術以及產品質量等方面的不足。在今后的發展中，相關企業必須加大創新力度，優化產業結構，提高產品質量。

1 半導體材料概述

1.1 半導體材料

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

1.2 半導體材料的生長

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

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

（3） MCZ 法硅單晶。這種方法也是直拉法的一種，它是在常規方法中添加了一個強磁場，以有效抑制熱對流，實現單晶的生長。該種方法可有效的減少氧含量，提高電阻率均衡性。

1.3 半導體的型號

在單晶生產過程中，根據摻雜元素的不同，可以將其分為以下兩類：P 型與 N 型。半導體的型號是非常重要的，是生產有關器件的關鍵依據，在很大程度上影響器件的性質，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、沸點以及結構。在研究過程中，人們將晶格的排列進行了劃分。而在其生長過程中，單晶是沿著一定的晶向生長的，最終實現晶格的規則化排列。

2 半導體硅片的品質工藝

2.1 檢驗的分類

為確保產品的質量，需要在半導體生產制造的各個環節進行檢驗，根據加工中形態的不同，可分為晶體檢驗、晶片檢驗。

對單晶進行一定的加工處理，得到半成品切片，再通過多個步驟的數據檢驗后，進行磨片加工，接著是清洗工序，等待出廠，進入到最后的檢驗環節。

2.2 檢驗的項目

（1）直徑。一般用到的是卡尺，具體方法為：首先進行數據校準，接著將其推緊，使得長腳一側的兩個內平面緊緊貼合，不能留有縫隙，最后讀出測定的數值。如果存在誤差，則要記得將誤差排除在外。

（2）型號。一般用到的是導電類型測試儀，具體方法為：首先開機預熱一段時間，接著是進行校對。使用冷熱探針輕觸硅片表面，觀察顯示結果為 N 或 P ，即得到了產品的型號。

（3）晶向。一般用到的是X 射線定向儀，具體方法為：首先也是進行數據校對，接著可根據指導文件進行操作，該過程要注意的一點是，避免X射線正對任何人。

（4）厚度。一般用到的是千分表，具體方法為：使用標準樣片進行校對，若數值存在誤差，則進行轉動，使其數值一致，才能進行后續的測量。一般取中心點的厚度為最終的測量值。

2.3 不合格硅片的處理

在產品檢驗過程中，難免會出現不合格產品，對其要進行專門的歸類，并注意保護好表面，不可以用手直接觸摸，以用于后續的改檔。廢品應標明型號、不合格原因等內容，并按其所屬類別進行分類，比如：可返修產品、不可返修產品等。經統一整理后，進行封裝。

2.4 硅片的出廠封裝

經過嚴格的檢驗后，確保硅片的有關參數及外形符合標準，按照客戶的要求選用泡沫盒或是塑料盒進行封裝，每盒也有一定的數量要求，并在相關文件上標明其具體的規格、參數，并記錄追溯，以用于后續的查詢。

3 質量跟蹤與反饋處理

3.1 質量跟蹤

從簽訂訂單開始，就由市場部、研發部等部門共同協調跟蹤執行，一方面要與客戶溝通好，充分了解其需要的產品用途，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部門，結合產品的具體用途，設計生產方案，并盡快交付生產，最后進行嚴格的檢驗，確認產品質量合格后出廠。

其中，在生產方案的設計過程中，還要考慮到現有的生產技術、設施，以進行科學、合理的規劃；在產品生產階段，要安排專門人員進行定期檢測；進行最后的檢驗時，要采取分類測試的方法，最終封裝交付。實踐表明，不同部門間的協調溝通非常重要，只有做到信息交流的通暢，才能及時發現產品存在的問題，進而提高產品質量。

3.2 反饋處理

在出現反饋情況時，市場部首先得到相關信息，并由其通知品質部按照產品的出廠信息進行追溯，查找有關的生產記錄，并聯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，則由研發部門對生產工藝進行檢查，確認問題所在并及時糾正；如果是生產方面的原因，則由制造部門檢查生產環節是否存在疏漏，進行認真的分析并提交報告，同客戶進行充分的溝通解決。同時，對生產中的產品進行質量評估，提出解決方案，以確保后續產品的質量。

4 結語

總的來說，隨著科技的進步，半導體材料的重要性愈加凸顯，其已成為社會發展進步的重要物質基礎。因此，在生產過程中必須確保半導體硅片的產品質量，而隨著硅單晶純度的提升，缺陷有所減少，精度以及工藝水準不斷提高，將進一步推動半導體產業的發展。

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作者簡介：楊玉梅（1989-），女，陜西榆林人，學士，助理工程師，研究方向：質量管理。