最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:磁控直拉法(MCZ法)

MCZ法(磁場柴氏長晶法)是什麼

Magnetic Czochralski Method

MCZ法(磁場柴氏長晶法)是在CZ法中,一邊從外部對矽熔湯施加強磁場、一邊提拉單晶的方法。利用磁場抑制可導電的熔湯對流,能減少從坩堝溶出的氧被晶體吸收,並精確控制氧濃度。對於要求低氧的影像感測器、功率半導體用晶圓,以及300mm晶棒的製造十分重要。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

MCZ法(Magnetic field applied Czochralski method:磁場柴氏長晶法)是在培育矽單晶的柴氏長晶法(CZ法)中,一邊從外部對坩堝內的矽熔湯施加強磁場、一邊提拉晶體的方法。約於1980年在日本開發,目前廣泛用於大直徑矽單晶的製造。

在CZ法中,於石英坩堝內熔化的矽熔湯,會因加熱造成的溫度差而產生劇烈對流。這種對流會使從坩堝溶出的氧被晶體吸收,同時造成熔湯溫度波動,使晶體中的氧與摻雜物濃度出現條紋狀的不均勻(生長條紋)。由於熔融的矽可以導電,施加磁場後,橫越磁場運動的熔湯會受到阻礙其運動的力,對流因而受到抑制。結果是能減少晶體吸收的氧量,或將其精確控制在目標濃度,生長條紋也會減少。

以MCZ法製作、氧濃度低且均勻的晶體,被用於各種用途。在影像感測器中,氧造成的缺陷會成為暗電流與白點的原因,因此需要低氧晶圓。在IGBT等功率半導體中,氧也可能改變電氣特性,過去一直使用幾乎不含氧的FZ法晶體,但目前正逐漸改用直徑更大、價格更低的MCZ法晶體。在熔湯量大的300mm晶圓用晶體中,對流會變強,因此MCZ法已成為穩定品質不可或缺的技術。施加磁場的方式,有沿水平方向施加的方式,以及組合上下方向相反磁場的尖端磁場(cusp)方式等。

MCZ法(磁場柴氏長晶法)的常見問題

MCZ法與CZ法有何不同?
兩者都是從坩堝內的熔湯提拉單晶的方法,但MCZ法會對熔湯施加強磁場以抑制對流。藉此可減少從坩堝溶出的氧被晶體吸收,以控制氧濃度,溫度波動造成的濃度不均(生長條紋)也會減少。
MCZ法的晶圓用於哪些用途?
用於要求氧濃度低且均勻的用途。代表例為希望抑制暗電流的影像感測器,以及IGBT等功率半導體;在功率半導體方面,正從過去的FZ法晶體,逐漸改用直徑大、價格低的MCZ法晶體。

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