Wafers binne de wichtichste grûnstoffen foar de produksje fan yntegreare circuits, diskrete semiconductor-apparaten en machtapparaten. Mear dan 90% fan yntegreare circuits wurde makke op wafels fan hege suverens, hege kwaliteit.
Wafer tarieding apparatuer ferwiist nei it proses fan it meitsjen fan suver polycrystalline silisium materialen yn silisium single crystal rod materialen fan in bepaalde diameter en lingte, en dan it ûnderwerp fan de silisium single crystal rod materialen oan in rige fan meganyske ferwurking, gemyske behanneling en oare prosessen.
Apparatuer dy't silisium wafels of epitaksiale silisium wafers produsearret dy't foldwaan oan bepaalde geometryske krektens en oerflak kwaliteit easken en soarget foar de fereaske silisium substraat foar chip manufacturing.
De typyske prosesstream foar it tarieden fan silisiumwafels mei in diameter fan minder dan 200 mm is:
Ienkristalgroei → trunkaasje → bûtendiameter rôljen → snijden → afkanten → slypjen → etsen → gettering → polearjen → skjinmeitsjen → epitaksy → ferpakking, ensfh.
De wichtichste prosesstream foar it tarieden fan silisiumwafels mei in diameter fan 300 mm is as folget:
Ienkristal groei → trunkaasje → bûtendiameter rôljen → snijden → ôfskuorjen → oerflakslijpen → etsen → kanten poliisjen → dûbelsidich poliisjen → iensidich polijstjen → einreiniging → epitaksy / gloeien → ferpakking, ensfh.
1.Silisium materiaal
Silisium is in semiconductor materiaal omdat it hat 4 valence elektroanen en is yn groep IVA fan it periodyk systeem tegearre mei oare eleminten.
It oantal valenselektroanen yn silisium pleatst it krekt tusken in goede dirigint (1 valenselektroanen) en in isolator (8 valenselektroanen).
Pure silisium is net fûn yn 'e natuer en moat wurde ekstrahearre en suvere om it suver genôch te meitsjen foar fabrikaazje. It wurdt normaal fûn yn silika (siliciumoxide of SiO2) en oare silikaten.
Oare foarmen fan SiO2 omfetsje glês, kleurleaze kristal, kwarts, agaat en katten each.
It earste materiaal dat brûkt waard as semiconductor wie germanium yn 'e 1940's en begjin 1950's, mar it waard fluch ferfongen troch silisium.
Silisium waard keazen as it wichtichste semiconductor materiaal foar fjouwer wichtichste redenen:
Oerfloed fan silisiummaterialen: Silisium is it op ien nei meast oerfloedich elemint op ierde, goed foar 25% fan 'e ierdkoarste.
It hegere rylpunt fan silisiummateriaal makket in bredere prosestolerânsje mooglik: it rimpelpunt fan silisium by 1412°C is folle heger as it smeltpunt fan germanium by 937°C. It hegere smeltpunt lit silisium hege temperatuerprosessen wjerstean.
Silisiummaterialen hawwe in breder wurktemperatuerberik;
Natuerlike groei fan silisium okside (SiO2): SiO2 is in heechweardich, stabyl elektrysk isolearjend materiaal en fungearret as in poerbêste gemyske barriêre om silisium te beskermjen fan eksterne fersmoarging. Elektryske stabiliteit is wichtich om lekken te foarkommen tusken neistlizzende diriginten yn yntegreare circuits. De mooglikheid om stabile tinne lagen fan SiO2-materiaal te groeien is fûneminteel foar de fabrikaazje fan hege-optreden metal-oxide semiconductor (MOS-FET) apparaten. SiO2 hat ferlykbere meganyske eigenskippen as silisium, wêrtroch ferwurking op hege temperatuer sûnder oermjittich silisium wafer warping mooglik is.
2. Wafer tarieding
Semiconductor wafers wurde snije út bulk semiconductor materialen. Dit semiconductor materiaal wurdt neamd in kristal roede, dat wurdt groeid út in grut blok fan polycrystalline en undoped yntrinsike materiaal.
It transformearjen fan in polykristallijn blok yn in grut ienkristal en it jaan fan de juste kristaloriïntaasje en passende hoemannichte N-type as P-type doping wurdt kristalgroei neamd.
De meast foarkommende technologyen foar it produsearjen fan single crystal silisium ingots foar silisium wafer tarieding binne de Czochralski metoade en de sône melting metoade.
2.1 Czochralski metoade en Czochralski single crystal oven
De Czochralski (CZ) metoade, ek wol bekend as de Czochralski (CZ) metoade, ferwiist nei it proses fan it konvertearjen fan smelte semiconductor-grade silisium floeistof yn fêste single-crystal silisium ingots mei de juste kristal oriïntaasje en doped yn N-type of P- type.
Op it stuit wurdt mear as 85% fan ienkristal silisium groeid mei de Czochralski-metoade.
In Czochralski-ienkristalofen ferwiist nei in prosesapparatuer dy't polysiliciummaterialen mei hege suverens smelt yn floeistof troch te ferwaarmjen yn in sletten hege fakuüm of seldsume gas (of inerte gas) beskermingsomjouwing, en se dan werkristallisearret om ienkristal silisiummaterialen te foarmjen mei bepaalde eksterne ôfmjittings.
It wurkprinsipe fan 'e ienkristalofen is it fysike proses fan polykristalline silisiummateriaal omkristallisearjen yn ienkristal silisiummateriaal yn in floeibere steat.
De CZ single crystal oven kin wurde ferdield yn fjouwer dielen: oven lichem, meganyske oerdracht systeem, ferwaarming en temperatuer kontrôle systeem, en gas oerdracht systeem.
De oven lichem omfiemet in oven holte, in sied crystal as, in kwarts kroes, in doping leppel, in sied crystal cover, en in observaasje finster.
De oven holte is om te soargjen dat de temperatuer yn 'e oven is lykmjittich ferdield en kin dissipate waarmte goed; de seed crystal skacht wurdt brûkt om ride it sied crystal te bewegen op en del en draaie; de ûnreinheden dy't dotearre wurde moatte wurde yn de dopingleppel pleatst;
De siedkristaldekking is om it siedkristal te beskermjen tsjin fersmoarging. It meganyske oerdrachtsysteem wurdt benammen brûkt om de beweging fan it siedkristal en de kroes te kontrolearjen.
Om derfoar te soargjen dat de silisiumoplossing net oksidearre wurdt, moat de fakuümgraad yn 'e oven tige heech wêze, oer it generaal ûnder 5 Torr, en de suverens fan it tafoege inerte gas moat boppe 99,9999% wêze.
In stik ienkristal silisium mei de winske kristaloriïntaasje wurdt brûkt as siedkristal om in silisium ingot te groeien, en it groeide silisium ingot is as in replika fan it siedkristal.
De betingsten op 'e ynterface tusken it gesmolten silisium en it ienkristlike silisium siedkristal moatte sekuer kontrolearre wurde. Dizze betingsten soargje derfoar dat de tinne laach silisium de struktuer fan it siedkristal sekuer kin replikearje en úteinlik groeie ta in grutte single-kristal silisium ingot.
2.2 Zone Melting Metoade en Zone Melting Single Crystal Furnace
De floatsônemetoade (FZ) produseart single-kristal silisium ingots mei in heul leech soerstofynhâld. De floatsônemetoade waard ûntwikkele yn 'e 1950's en kin it suverste single-kristal silisium oant no ta produsearje.
De sône smeltende ienkristalofen ferwiist nei in oven dy't it prinsipe fan sônemelting brûkt om in smelle smeltsône te produsearjen yn 'e polykristalline roede troch in hege temperatuer smel sletten gebiet fan it polykristallijne roedeofen lichem yn in hege fakuüm as seldsume kwartsbuisgas beskerming omjouwing.
In proses apparatuer dy't beweecht in polycrystalline roede of in oven ferwaarming lichem te ferpleatsen de smelten sône en stadichoan crystallize it yn ien crystal roede.
It karakteristyk fan it tarieden fan ienkristalstaven troch sônemeltingmetoade is dat de suverens fan polykristallijne roeden kin wurde ferbettere yn it proses fan kristallisaasje yn ienkristalstaven, en de dopinggroei fan roedematerialen is unifoarmer.
De soarten sône smeltende ienkristalofen kinne wurde ferdield yn twa soarten: driuwende sône smeltende ienkristalofen dy't fertrouwe op oerflakspanning en horizontale sône smeltende ienkristalofen. Yn praktyske tapassingen, sône melting ienkristal ovens oer it algemien oannimme driuwende sône melting.
De sône smeltende ienkristalofen kin ienkristalsilisium mei hege suverheid tariede mei leech soerstof sûnder de needsaak foar in kroes. It wurdt benammen brûkt foar it tarieden fan hege-resistivity (> 20kΩ · cm) single crystal silisium en suverjen sône melting silisium. Dizze produkten wurde benammen brûkt yn 'e fabrikaazje fan diskrete krêftapparaten.
De sône smeltende ienkristalofen bestiet út in ovenkeamer, in boppeste skacht en in legere skacht (meganysk oerdrachtdiel), in kristalstaafchuck, in siedkristalchuck, in ferwaarmingsspoel (heechfrekwinsjegenerator), gaspoarten (fakuümpoarte, gasynlaat, boppeste gasútlaat), ensfh.
Yn de oven keamer struktuer, koelwetter sirkulaasje wurdt regele. De legere ein fan 'e boppeste skacht fan' e single crystal furnace is in crystal rod chuck, dat wurdt brûkt om clamp in polycrystalline rod; de boppeste ein fan 'e legere skacht is in sied crystal chuck, dat wurdt brûkt om clamp it sied crystal.
In hege frekwinsje Netzteil wurdt levere oan de ferwaarming coil, en in smelle melting sône wurdt foarme yn de polycrystalline roede begjinnend út de legere ein. Tagelyk draaie en sakje de boppeste en legere assen, sadat de smeltsône útkristallisearre wurdt yn ien kristal.
De foardielen fan 'e sône smeltende ienkristalofen binne dat it net allinich de suverens fan' e tariede ienkristal kin ferbetterje, mar ek de roededopinggroei mear unifoarm meitsje kin, en de single-kristallroede kin wurde suvere troch meardere prosessen.
De neidielen fan 'e sône smeltende single crystal oven binne hege proses kosten en lytse diameter fan' e taret single crystal. Op it stuit is de maksimale diameter fan it ienkristal dat kin wurde taret 200mm.
De totale hichte fan 'e sône smeltende ienkristalofenapparatuer is relatyf heech, en de slach fan' e boppeste en legere assen is relatyf lang, sadat langer single-kristalstangen kinne wurde groeid.
3. Wafer ferwurkjen en apparatuer
De kristalroede moat troch in searje prosessen gean om in silisiumsubstraat te foarmjen dat foldocht oan 'e easken fan semiconductorproduksje, nammentlik in wafel. It basisproses fan ferwurking is:
Trommelen, snijden, snijden, wafelgloeien, ôfsnijen, slijpen, polearjen, skjinmeitsje en ferpakking, ensfh.
3.1 Wafer annealing
Yn it proses fan it meitsjen fan polykristallijn silisium en Czochralski silisium befettet ienkristal silisium soerstof. By in bepaalde temperatuer sil de soerstof yn it ienkristlike silisium elektroanen donearje, en de soerstof sil omset wurde yn soerstofdonors. Dizze elektroanen sille kombinearje mei ûnreinheden yn 'e silisiumwafel en beynfloedzje de resistiviteit fan' e silisiumwafel.
Annealing furnace: ferwiist nei in oven dy't de temperatuer yn 'e oven ferheget nei 1000-1200 ° C yn in wetterstof of argon omjouwing. Troch waarm en koel te hâlden, wurdt de soerstof tichtby it oerflak fan 'e gepolijste silisiumwafel fervluchtige en fan har oerflak fuortsmiten, wêrtroch't de soerstof útkomt en lizze.
Prosesapparatuer dy't mikrofouten op it oerflak fan silisiumwafels oplost, de hoemannichte ûnreinheden yn 'e buert fan it oerflak fan silisiumwafels ferminderet, defekten fermindert en in relatyf skjin gebiet foarmet op it oerflak fan silisiumwafels.
De annealing oven wurdt ek wol in hege temperatuer oven neamd fanwege syn hege temperatuer. De yndustry neamt it silisiumwafer-gloeiproses ek gettering.
Silicon wafer annealing oven is ferdield yn:
- Horizontale annealing oven;
- Fertikale annealing oven;
- Rapid annealing oven.
It wichtichste ferskil tusken in horizontale annealing oven en in fertikale annealing oven is de yndieling rjochting fan de reaksje keamer.
De reaksje keamer fan de horizontale annealing oven is horizontaal strukturearre, en in partij fan silisium wafers kin wurde laden yn de reaksje keamer fan de annealing oven foar annealing tagelyk. De gloeitiid is normaal 20 oant 30 minuten, mar de reaksjekeamer hat in langere ferwaarmingstiid nedich om de temperatuer te berikken dy't nedich is troch it gloeiproses.
It proses fan de fertikale annealing oven ek oannimt de metoade fan tagelyk laden fan in partij silisium wafers yn de reaksje keamer fan de annealing oven foar annealing behanneling. De reaksje keamer hat in fertikale struktuer layout, wêrtroch't de silisium wafers wurde pleatst yn in kwarts boat yn in horizontale steat.
Tagelyk, sûnt de kwarts boat kin draaie as gehiel yn 'e reaksje keamer, de annealing temperatuer fan' e reaksje keamer is unifoarm, de temperatuer ferdieling op de silisium wafer is unifoarm, en it hat poerbêst annealing uniformiteit skaaimerken. Lykwols, de proses kosten fan de fertikale annealing oven is heger as dy fan de horizontale annealing oven.
De rappe annealing oven brûkt in halogeen wolfraam lampe te ferwaarmjen de silisium wafer direkt, dat kin berikke flugge ferwaarming of koeling yn in breed berik fan 1 oan 250 ° C / s. De ferwaarming of koeling taryf is flugger as dy fan in tradisjonele annealing oven. It duorret mar in pear sekonden om de reaksjekeamertemperatuer te ferwaarmjen oant boppe 1100 °C.
————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera kin foarsjengrafyt dielen,sêft / stive filt,silisiumkarbid dielen, CVD silisiumkarbid dielen, enSiC / TaC coated dielenmei folslein semiconductor proses yn 30 dagen.
As jo ynteressearre binne yn 'e boppesteande semiconductorprodukten, aarzelje asjebleaft net om kontakt mei ús op de earste kear.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Post tiid: Aug-26-2024