半导体的制造工艺中的关键是什么？

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

3C固晶法则分别指的是3个英文单词的首字母：Correction校正、Control控制、Continuity连续。分别对应的在固晶工艺中解决角度、速度、良率和固晶范围等问题需要用到的工艺方法。下面我详细介绍下这三个方法：

一是角度校正（Correction），包含两个部分：1、晶圆环校正，保证固晶机摆臂抓取晶圆时位置更准，抓取成功率更高；2、是晶圆校正，当晶圆被抓取之后通过动态角度调整，保证晶圆贴合姿态更正，位置误差更小。

二是压力控制（Control），贴合模组内置高精度直线和旋转运动，在芯片贴合的同时进行压力检测和控制，以保证每一个芯片都能以完美的力度贴合到基板对应位置，固晶良率达到99.99%以上。

三是连续固晶（Continuity）,卓兴半导体创新双臂同步固晶模式，单位时间内比传统固晶机效率提高一倍。此外，卓兴半导体还有双臂6晶圆环混打设计，一次装夹完成RGB三色固晶，效率更高，单位时间内固晶更多。目前卓兴半导体固晶效率可以达到40K/H，高于市场平均水平。

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