Wafers yo se materyèl prensipal yo anvan tout koreksyon pou pwodiksyon an nan sikui entegre, aparèy semi-kondiktè disrè ak aparèy pouvwa. Plis pase 90% nan sikui entegre yo te fè sou-wo pite,-wo kalite wafers.
Ekipman preparasyon wafer refere a pwosesis pou fè materyèl Silisyòm polikristalin pi bon kalite nan materyèl baton kristal sèl Silisyòm nan yon sèten dyamèt ak longè, ak Lè sa a, soumèt materyèl yo Silisyòm kristal sèl baton nan yon seri de pwosesis mekanik, tretman chimik ak lòt pwosesis.
Ekipman ki fabrike Silisyòm wafers oswa epitaxial Silisyòm wafers ki satisfè sèten presizyon jeyometrik ak kondisyon kalite sifas epi li bay substra Silisyòm ki nesesè pou fabrikasyon chip.
Koule nan pwosesis tipik pou prepare gauf Silisyòm ak yon dyamèt mwens pase 200 mm se:
Kwasans kristal sèl → tronke → dyamèt ekstèn woule → tranche → chanfrein → fanm k'ap pile → grave → gettering → polisaj → netwayaj → epitaksi → anbalaj, elatriye.
Koule pwosesis prensipal la pou prepare silisyòm wafers ak yon dyamèt 300 mm se jan sa a:
Kwasans kristal sèl → tronke → dyamèt ekstèn woule → tranche → chanfrein → fanm k'ap pile sifas → grave → polisaj kwen → polisaj doub-bò → polisaj yon sèl-sided → netwayaj final → epitaksi / annealing → anbalaj, elatriye.
1.Silisyòm materyèl
Silisyòm se yon materyèl semi-conducteurs paske li gen 4 elektwon valans epi li nan gwoup IVA nan tablo peryodik la ansanm ak lòt eleman.
Kantite elektwon valens nan Silisyòm mete li nan mitan yon bon kondiktè (1 elektwon valence) ak yon izolan (8 elektwon valence).
Silisyòm pi pa jwenn nan lanati epi yo dwe ekstrè ak pirifye pou fè li pi ase pou fabrikasyon. Li se anjeneral yo te jwenn nan silica (oksid silisyòm oswa SiO2) ak lòt silikat.
Lòt fòm SiO2 gen ladan vè, kristal san koulè, kwatz, agat ak je chat.
Premye materyèl ki te itilize kòm yon semi-conducteurs se germanium nan ane 1940 yo ak kòmansman ane 1950 yo, men li te byen vit ranplase pa Silisyòm.
Silisyòm te chwazi kòm materyèl prensipal semi-conducteurs pou kat rezon prensipal:
Abondans nan materyèl Silisyòm: Silisyòm se dezyèm eleman ki pi abondan sou Latè, li reprezante 25% kwout Latè.
Pwen k ap fonn ki pi wo nan materyèl Silisyòm pèmèt yon tolerans pwosesis pi laj: pwen k ap fonn Silisyòm nan 1412 °C pi wo pase pwen k ap fonn Jèmanyòm nan 937 °C. Pwen k ap fonn ki pi wo a pèmèt Silisyòm kenbe tèt ak pwosesis tanperati ki wo.
Materyèl Silisyòm gen yon ranje tanperati opere pi laj;
Kwasans natirèl nan oksid Silisyòm (SiO2): SiO2 se yon bon jan kalite, ki estab materyèl izolasyon elektrik epi li aji kòm yon baryè chimik ekselan pou pwoteje Silisyòm kont kontaminasyon ekstèn. Estabilite elektrik enpòtan pou evite flit ant kondiktè adjasan nan sikui entegre yo. Kapasite nan grandi kouch mens ki estab nan materyèl SiO2 se fondamantal nan fabrike nan segondè-pèfòmans metal-oksid semiconductor (MOS-FET) aparèy. SiO2 gen pwopriyete mekanik menm jan ak Silisyòm, sa ki pèmèt pwosesis wo-tanperati san twòp deformation wafer Silisyòm.
2.Preparasyon wafer
Wafers semi-conducteurs yo koupe nan materyèl semi-conducteurs esansyèl. Materyèl semi-conducteur sa a rele yon baton kristal, ki grandi nan yon gwo blòk nan materyèl polikristalin ak undoped intrinsèques.
Transfòme yon blòk polikristalin nan yon gwo kristal sèl epi ba li oryantasyon kristal ki kòrèk la ak kantite apwopriye N-tip oswa P-tip dopaj yo rele kwasans kristal.
Teknoloji ki pi komen pou pwodwi yon sèl kristal Silisyòm lengote pou preparasyon wafer Silisyòm se metòd Czochralski ak metòd k ap fonn zòn.
2.1 Czochralski metòd ak Czochralski sèl kristal gwo founo dife
Metòd Czochralski (CZ), ke yo rele tou metòd Czochralski (CZ), refere a pwosesis konvèti likid Silisyòm fonn semi-conducteurs nan lingote solid kristal sèl-kristal ak oryantasyon kristal ki kòrèk la epi dope nan N-tip oswa P-. kalite.
Kounye a, plis pase 85% nan yon sèl kristal Silisyòm grandi lè l sèvi avèk metòd Czochralski la.
Yon gwo founo kristal Czochralski refere a yon ekipman pwosesis ki fonn materyèl polysilicon ki pite-wo nan likid pa chofaj nan yon vakyòm segondè fèmen oswa gaz ra (oswa gaz inaktif) anviwònman pwoteksyon, ak Lè sa a, rkristalize yo fòme yon sèl kristal materyèl Silisyòm ak sèten ekstèn. dimansyon.
Prensip k ap travay nan yon sèl kristal gwo founo dife a se pwosesis fizik la nan materyèl Silisyòm polikristalin rkristalize nan yon sèl kristal materyèl Silisyòm nan yon eta likid.
CZ sèl kristal gwo founo dife a ka divize an kat pati: kò founo, sistèm transmisyon mekanik, chofaj ak sistèm kontwòl tanperati, ak sistèm transmisyon gaz.
Kò founo a gen ladan yon kavite founo, yon aks kristal grenn, yon kreze kwatz, yon kiyè dopan, yon kouvèti kristal grenn, ak yon fenèt obsèvasyon.
Kavite gwo fou a se asire ke tanperati a nan gwo fou a distribye respire epi yo ka gaye chalè byen; se arbr a kristal pitit pitit yo itilize pou kondwi kristal pitit pitit la pou avanse pou pi monte ak desann ak Thorne; enpurte ki bezwen dope yo mete nan kiyè dopan;
Kouvèti kristal pitit pitit la se pou pwoteje kristal pitit pitit la kont kontaminasyon. Se sistèm transmisyon mekanik la sitou itilize kontwole mouvman an nan kristal la grenn ak crucible a.
Yo nan lòd yo asire ke solisyon an Silisyòm pa soksid, degre nan vakyòm nan gwo founo dife a oblije trè wo, jeneralman anba a 5 Torr, ak pite a nan gaz la te ajoute inaktif dwe pi wo a 99.9999%.
Yon moso nan yon sèl kristal Silisyòm ak oryantasyon an vle kristal yo itilize kòm yon kristal grenn yo grandi yon ingot Silisyòm, ak ingot nan Silisyòm grandi se tankou yon kopi nan kristal la grenn.
Kondisyon yo nan koòdone ki genyen ant Silisyòm fonn lan ak yon sèl kristal Silisyòm grenn kristal bezwen jisteman kontwole. Kondisyon sa yo asire ke kouch nan mens nan Silisyòm ka avèk presizyon repwodui estrikti nan kristal grenn ak evantyèlman grandi nan yon gwo ingot Silisyòm kristal sèl.
2.2 Zòn k ap fonn metòd ak Zòn k ap fonn sèl Crystal founo
Metòd zòn flote (FZ) pwodui lengote Silisyòm kristal sèl ak kontni oksijèn ki ba anpil. Metòd zòn flote a te devlope nan ane 1950 yo epi li ka pwodwi pi bon kalite Silisyòm kristal sèl jiska dat.
Zòn k ap fonn yon sèl kristal founo refere a yon gwo founo ki sèvi ak prensip k ap fonn zòn nan pou pwodui yon zòn k ap fonn etwat nan baton polikristalin nan yon zòn ki wo-tanperati etwat fèmen nan kò a nan yon gwo vakyòm oswa gaz kwatz ki ra. anviwònman pwoteksyon.
Yon ekipman pwosesis ki deplase yon baton polikristalin oswa yon kò chofaj founo pou deplase zòn k ap fonn nan epi piti piti kristalize li nan yon baton kristal sèl.
Karakteristik nan prepare baton kristal sèl pa metòd k ap fonn zòn se ke pite nan baton polikristalin ka amelyore nan pwosesis la nan kristalizasyon nan baton kristal sèl, ak kwasans lan dopan nan materyèl baton se pi inifòm.
Kalite zòn k ap fonn yon sèl kristal founo ka divize an de kalite: k ap flote zòn k ap fonn yon sèl kristal fou ki konte sou tansyon sifas ak orizontal zòn k ap fonn yon sèl kristal fou. Nan aplikasyon pratik, zòn k ap fonn sèl kristal fou jeneralman adopte k ap flote zòn k ap fonn.
Zòn k ap fonn sèl kristal gwo founo dife a ka prepare silisyòm kristal ki pa gen anpil pite ki ba-oksijèn san yo pa bezwen yon creuset. Li se sitou itilize yo prepare segondè-rezistivite (> 20kΩ·cm) sèl kristal Silisyòm ak pirifye zòn k ap fonn Silisyòm. Pwodwi sa yo pwensipalman itilize nan envantè de aparèy pouvwa disrè.
Zòn k ap fonn yon sèl kristal gwo fou a konsiste de yon chanm founo, yon arbr anwo ak yon arbr pi ba (pati transmisyon mekanik), yon mandrin baton kristal, yon mandrin kristal grenn, yon bobin chofaj (dèlko frekans segondè), pò gaz (pò vakyòm, inlet gaz, priz gaz anwo), elatriye.
Nan estrikti chanm fou a, sikilasyon dlo refwadisman ranje. Fen ki pi ba nan arbr a anwo nan gwo fou a kristal sèl se yon chuck baton kristal, ki itilize pou kranpon yon baton polikristalin; fen an tèt nan arbr ki pi ba a se yon chuck kristal pitit pitit, ki itilize pou kranpon kristal pitit pitit la.
Se yon ekipman pou pouvwa segondè-frekans apwovizyone nan bobin chofaj la, ak yon zòn k ap fonn etwat fòme nan baton an polikristalin kòmanse nan fen ki pi ba a. An menm tan an, aks anwo ak pi ba yo wotasyon ak desann, se konsa ke zòn nan k ap fonn kristalize nan yon sèl kristal.
Avantaj ki genyen nan zòn fonn yon sèl kristal gwo founo dife a se ke li pa ka sèlman amelyore pite a nan kristal la prepare sèl, men tou, fè kwasans lan dopan baton plis inifòm, ak baton an kristal sèl ka pirifye atravè pwosesis miltip.
Dezavantaj yo nan zòn k ap fonn yon sèl kristal gwo founo dife yo se gwo depans pwosesis ak ti dyamèt kristal sèl la prepare. Kounye a, dyamèt maksimòm yon sèl kristal ki ka prepare se 200mm.
Wotè an jeneral nan zòn k ap fonn yon sèl kristal gwo founo ekipman an relativman wo, ak konjesyon serebral aks anwo ak pi ba yo relativman long, kidonk pi long baton kristal sèl ka grandi.
3. Wafer pwosesis ak ekipman
Baton kristal la bezwen ale nan yon seri de pwosesis yo fòme yon substra Silisyòm ki satisfè kondisyon ki nan fabrikasyon semi-conducteurs, sètadi yon wafer. Pwosesis debaz pwosesis la se:
Tumbling, koupe, tranche, recuit wafer, chanfreinage, fanm k'ap pile, polisaj, netwaye ak anbalaj, elatriye.
3.1 Wafer Recuit
Nan pwosesis pou fabrike Silisyòm polikristalin ak Silisyòm Czochralski, yon sèl Silisyòm kristal gen oksijèn. Nan yon sèten tanperati, oksijèn nan Silisyòm kristal sèl la pral bay elektwon, epi oksijèn an pral konvèti nan donatè oksijèn. Elektwon sa yo pral konbine avèk enpurte nan wafer Silisyòm lan epi afekte rezistans nan wafer Silisyòm lan.
Recuit founo: refere a yon gwo founo dife ki ogmante tanperati a nan gwo fou a 1000-1200 ° C nan yon anviwònman idwojèn oswa agon. Pa kenbe cho ak refwadisman, oksijèn ki toupre sifas wafer Silisyòm poli a volatilize epi retire li nan sifas li, sa ki lakòz oksijèn nan presipite ak kouch.
Pwosesis ekipman ki fonn mikwo défauts sou sifas Silisyòm wafers, redwi kantite impuretés tou pre sifas Silisyòm gaufrets, redwi défauts, ak fòme yon zòn relativman pwòp sou sifas Silisyòm gaufrettes.
Se gwo founo a annealing yo rele tou yon gwo-tanperati gwo founo dife akòz tanperati ki wo li yo. Endistri a tou rele Silisyòm wafer annealing pwosesis gettering.
Silisyòm wafer recuit founo divize an:
-Orizontal recuit founo;
-Vètikal recuit founo;
-Rapid recuit founo.
Diferans prensipal ki genyen ant yon gwo founo orizontal ak yon gwo founo vètikal se direksyon layout chanm reyaksyon an.
Chanm reyaksyon orizontal recuit founo se orizontal estriktire, epi yo ka chaje yon pakèt Silisyòm wafers nan chanm reyaksyon an nan founo recuit pou recuit an menm tan. Tan an recuit se nòmalman 20 a 30 minit, men chanm reyaksyon an bezwen yon tan chofaj pi long pou rive nan tanperati a mande pou pwosesis la recuit.
Pwosesis la nan gwo founo dife vètikal la tou adopte metòd la nan ansanm chaje yon pakèt nan gaufre Silisyòm nan chanm reyaksyon an nan gwo founo dife a pou tretman an annealing. Chanm reyaksyon an gen yon Layout estrikti vètikal, ki pèmèt yo mete wafers Silisyòm yo nan yon bato kwatz nan yon eta orizontal.
An menm tan an, depi kannòt kwatz la ka Thorne kòm yon antye nan chanm reyaksyon an, tanperati a annealing nan chanm reyaksyon an se inifòm, distribisyon an tanperati sou wafer nan Silisyòm se inifòm, epi li gen ekselan karakteristik inifòmite annealing. Sepandan, pri pwosesis la nan gwo founo vètikal annealing la pi wo pase sa yo ki nan gwo founo a annealing orizontal.
Founo a annealing rapid sèvi ak yon lanp tengstèn alojene pou chofe dirèkteman wafer Silisyòm lan, sa ki ka reyalize rapid chofaj oswa refwadisman nan yon pakèt domèn 1 a 250 ° C / s. Chofaj oswa refwadisman pousantaj la pi vit pase sa yo ki nan yon fou tradisyonèl annealing. Li pran sèlman kèk segond pou chofe tanperati chanm reyaksyon an pi wo pase 1100 ° C.
———————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera ka baypati grafit,mou/rijid te santi,pati carbure Silisyòm, Pati carbure Silisyòm CVD, epiSiC/TaC kouvwi patiak pwosesis semi-conducteurs konplè nan 30 jou.
Si w enterese nan pwodwi semi-conducteurs ki anwo yo, tanpri pa ezite kontakte nou nan premye fwa.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Tan pòs: Out-26-2024