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。

不是所有的掺杂都是有效的，因为硅与磷硼的掺杂会有些失败的部分，磷硼没有缔结成四价键，而是三价，这时候还是不会导电，也不会有pn节。其实半导体掺杂是化学反应，不是简单的混合，这种技术只有欧美有。当晶体管越来越小时，普通掺杂成功率越来越低，学学原子晶体，对半导体的认识会有收获。此外，氮元素电负性太大，与硅掺杂无法形成四价，只能是三价键，不可以导电的。

半导体parts异常下机原因分析如下：

1、封装失效，当管壳出现裂纹时就会发生封装失效。机械应力、热应力或封装材料与金属之间的热膨胀系数失配可使裂纹形成。当湿度较高或器件接触到焊剂、清洁剂等物质时，这些裂纹就成为潮气入侵管壳的通路。化学反应可使器件劣化，从而导致器件失效。

2、线键合失效，因大电流通过造成的热过应力、因键合不当造成的键合引线上的机械应力、键合引线与芯片之间的界面上的裂纹、硅的电迁移以及过大的键合压力都会造成引线键合失效。

3、芯片粘结失效，芯片与衬底之间接触不当可降低它们之间的导热性。因此，芯片会出现过热，从而导致应力加大和开裂，最终使器件失效。

4、体硅缺陷，有时候，晶体缺陷引起的故障或硅体材料中的杂质和玷污物的存在也会使器件失效。器件生产期间由扩散问题引起的工艺缺陷也会使器件失效。

5、氧化层缺陷静电放电和通过引线扩展的高压瞬变可使薄氧化层即绝缘体击穿，并导致器件失灵。氧化层的裂纹和或划痕以及氧化物中杂质的存在也能使器件失效。

6、铝的金属缺陷。

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