第29卷第10期
2010年10月特约专栏
中国材料进展 MATERIALS CHINA
450mmIC级硅单晶的制备
戴小林，常青
（北京有色金属研究总院半导体材料股份有限公司，北京100088）
Vol. 29
No.10 Oct.2010
要：450mm直径的硅片面积比目前主流300mm硅片面积大2.25借，是下一代半导体芯片的衬底。国外许多半导体设摘
备和材料公司已联手开展这方面的研究工作。从技术和市场角度讨论分析了以下间题：①投料量和单晶收率的关系；②籽晶的承重；③设备安全性，防止一氯化硅粉尘的爆燃；晶体质量的控制，从热场的选择和设计、缺陷控制、单晶体金属控制等方面做了分析；③对当前国内外相关原材料的市场情况进行了讨论。文章指出，现在国内直径450mm硅品体生长的研发条件已经成熟。
关键调：硅单晶；450mm直径硅片；制备
中图分类号：0782
文献标识码：A
文章编号：16743962(2010)10002104
Growthof450mmCZSiSingleCrystalofICGrade
DAI Xiaolin,CHANG Qing
(Semiconductor Materials Co. , Lad. , GRINM, Beijing 100088, China)
Abstract: 450mm silicon wafer is the next generation of semiconductor substrate, the area of which is 2.25 times one s of 300mm silicon wafer. Some famous intemational companies have been doing the R&D on this project. Paper here ana-lyses the problems that will be met during crystal growth from the view of the selection and design of hot zone, defect con-
trol, bulk metal contamination control etc. It is the right time to initiate research on 45Omm silicon wafer in China. Key words : single crystal silicon; 450 mm silicon wafer; preparation
前言
今天，人们生活在由计算机芯片所组成的信息时代。芯片使用的基质材料主要是单晶硅片，如摩尔定律所预测的那样，近几十年来硅片大直径化（见图1和图2)促成了率导芯片集成度的提高")以及芯片单位成本的下降。2008年5月Intel宜布与三星电子和台积电达成合作，到2012年建成全球第1条用450mm直径硅片生产芯片的示范线，其芯片用做22nm线宽的器件[2-4)。2009 版 ITRS（Intemational Technology Roadmap for Semiconductors 2009 Edition Executive Summary）估计， 450mm硅片的应用从2012年启动，约在2015年实现量产(3)。1996年日本 SSI（Super Silieon Crystal Research InitiativeCorp：）拉制了第1支直径400mm的硅单晶，晶体质量近400kg。2006年SEMICONWest上第1次展示了直径450mm的硅片。450mm硅片实际应用需要硅
收稿日期：20100721
通信作者：鼓小林，男，1961年生，教授
材料制造商、相关设备制造商以及器材制造商合作努力才能实现。这其中硅单晶制备技术无疑要走在最前面。国际上包括SEH、Sumco、Wacker、MEMC等知名半导体材料公司在这方而做了大量的研发工作。图1是全球半导体硅片年用量预测。图2给出了半导体硅片直径随年代变化的示意图。本文对单晶制备领域的问题进行了讨论分析。
10 000 9 000 8000
MSI
7000 6.000 5000 4000
2600000000000000000
Years
图1全球半导体硅片年用量统计预测
Fig 1
Prospect of yearly requarement for Semiconductor silieon wafer in the whold word