Wafli integral zynjyrlary, aýratyn ýarymgeçiriji enjamlary we güýç enjamlaryny öndürmek üçin esasy çig maldyr. Integrirlenen zynjyrlaryň 90% -den gowragy ýokary arassa, ýokary hilli wafli öndürilýär.
Wafli taýýarlaýyş enjamlary, arassa polikristally kremniy materiallaryny belli bir diametrli we uzynlykdaky kremniniň ýeke kristal çybyk materiallaryna öwürmek, soňra bolsa kremniniň ýeke kristal çybyk materiallaryny mehaniki gaýtadan işlemek, himiki bejermek we beýleki amallara degişlidir.
Käbir geometrik takyklyga we ýerüsti hil talaplaryna laýyk gelýän we çip öndürmek üçin zerur kremniy substraty üpjün edýän kremniy wafli ýa-da epitaksial kremniy wafli öndürýän enjamlar.
Diametri 200 mm-den az bolan kremniý wafli taýýarlamak üçin adaty proses akymy:
Cryeke kristal ösüşi → kesiş → daşky diametri togalanmak → dilimlemek → süýrenmek → üwemek
Diametri 300 mm bolan kremniý wafli taýýarlamak üçin esasy proses aşakdaky ýalydyr:
Cryeke-täk kristal ösüşi → kesiş → daşky diametri togalanmak → dilimlemek → tekizlemek → ýerüsti üwemek → eçmek → gyrasy ýalpyldawuk → iki taraplaýyn ýalpyldawuk → bir taraplaýyn ýalpyldawuk → soňky arassalama → epitaksi / annealing → gaplamak we ş.m.
1.Silikon materialy
Silikon ýarymgeçiriji materialdyr, sebäbi 4 walentli elektron bar we beýleki elementler bilen birlikde döwürleýin tablisanyň IVA toparyndadyr.
Silikondaky walent elektronlarynyň sany ony gowy geçiriji (1 walent elektron) bilen izolýator (8 walent elektron) arasynda ýerleşýär.
Arassa kremniý tebigatda ýok we ony öndürmek üçin ýeterlik derejede arassalamak üçin çykarylmaly we arassalanmaly. Adatça kremnide (kremniniň oksidi ýa-da SiO2) we beýleki silikatlarda bolýar.
SiO2-iň beýleki görnüşlerine aýna, reňksiz hrustal, kwars, agat we pişigiň gözi degişlidir.
Ondarymgeçiriji hökmünde ulanylan ilkinji material 1940-njy ýyllarda we 1950-nji ýyllaryň başynda germaniýdi, ýöne derrew kremniý bilen çalşyryldy.
Silikon dört esasy sebäbe görä esasy ýarymgeçiriji material hökmünde saýlandy:
Silikon materiallarynyň bollygy: Silikon, Earther gabygynyň 25% -ini emele getirýän ikinji ýerde durýar.
Silikon materialyň has ýokary ereýän nokady has giň prosese çydamlylyga mümkinçilik berýär: 1412 ° C-de kremniniň ereýän nokady, Germaniýanyň eriş nokadyndan 937 ° C-den has ýokary. Has ýokary eriş nokady kremniniň ýokary temperatura proseslerine garşy durmagyna mümkinçilik berýär.
Silikon materiallary has giň işleýiş temperatura diapazonyna eýe;
Silikon oksidiniň tebigy ösüşi (SiO2): SiO2 ýokary hilli, durnukly elektrik izolýasiýa materialy bolup, kremnini daşarky hapalanmakdan goramak üçin ajaýyp himiki päsgelçilik bolup hyzmat edýär. Integrirlenen zynjyrlarda ýanaşyk geçirijileriň arasynda syzmazlyk üçin elektrik durnuklylygy möhümdir. SiO2 materialynyň durnukly inçe gatlaklaryny ösdürip ýetişdirmek, ýokary öndürijilikli metal-oksid ýarymgeçiriji (MOS-FET) enjamlaryny öndürmek üçin möhümdir. SiO2 kremniniň meňzeş mehaniki aýratynlyklaryna eýedir, ýokary kremniý wafli gysmazdan ýokary temperaturaly gaýtadan işlemäge mümkinçilik berýär.
2.Wafer taýýarlygy
Ondarymgeçiriji wafli köp ýarymgeçiriji materiallardan kesilýär. Bu ýarymgeçiriji material polikristally we açylmadyk içki materialdan uly blokdan ösdürilip ýetişdirilýän kristal çybyk diýilýär.
Polikristally bloky uly bir kristala öwürmek we oňa dogry kristal ugruny we degişli mukdarda N görnüşli ýa-da P görnüşli doping bermek kristalyň ösüşi diýilýär.
Silikon wafli taýýarlamak üçin ýekeje kristal kremniy ingot öndürmek üçin iň ýaýran tehnologiýalar Çzochralski usuly we zonany eretmek usulydyr.
2.1 Czochralski usuly we Czochralski ýeke kristal peç
Czochralski (CZ) usuly, Czochralski (CZ) usuly bilen hem tanalýar, eredilen ýarymgeçiriji derejeli kremniniň suwuklygyny dogry kristal ugry bolan gaty bir kristal kremniy ingotlara öwürmek we N-görnüşe ýa-da P- görnüşine girizmek prosesine degişlidir. görnüşi.
Häzirki wagtda ýeke kristal kremniniň 85% -den gowragy Czochralski usuly bilen ösdürilýär.
“Czochralski” ýeke kristal peç, ýokary arassa polisilikon materiallaryny ýapyk ýokary vakuumda ýa-da seýrek gaz (ýa-da inert gazy) gorag gurşawynda gyzdyryp, soňra belli bir daşarky kristal kremniy materiallaryny emele getirmek üçin ýokary arassa polisilikon materiallaryny suwuklyga eredýän enjam enjamlaryna degişlidir. ölçegleri.
Cryeke kristal peçiň iş prinsipi, polikristally kremniy materialyň suwuk ýagdaýda ýeke kristal kremniý materialyna gaýtadan dikeldilmeginiň fiziki prosesi.
CZ ýeke kristal peçini dört bölege bölmek bolar: peç korpusy, mehaniki geçiriş ulgamy, ýyladyş we temperatura gözegçilik ulgamy we gaz geçiriş ulgamy.
Ojak korpusyna peç boşlugy, tohum kristal oky, haçly kwars, doping çemçe, tohum kristal örtügi we gözegçilik penjiresi girýär.
Ojak boşlugy, peçdäki temperaturanyň deň paýlanmagyny we ýylylygy gowy bölüp biljekdigini üpjün etmekden ybaratdyr; tohum kristal şahasy tohum kristalyny ýokary we aşak hereket etmek we aýlamak üçin ulanylýar; dopirlenmeli hapalar doping çemçesine ýerleşdirilýär;
Tohum kristal örtügi tohum kristalyny hapalanmakdan goramakdyr. Mehaniki geçiriş ulgamy esasan tohum kristalynyň we çüýrän hereketine gözegçilik etmek üçin ulanylýar.
Silikon ergininiň okislenmezligini üpjün etmek üçin peçdäki vakuum derejesi gaty ýokary bolmaly, umuman 5 Torrdan, we goşulan inert gazynyň arassalygy 99,9999% -den ýokary bolmaly.
Islenýän kristal ugry bolan ýekeje kristal kremniniň bir bölegi, kremniniň ingotyny ösdürip ýetişdirmek üçin tohum kristaly hökmünde ulanylýar we ulaldylan kremniy ingot tohum kristalynyň nusgasyna meňzeýär.
Eredilen kremniniň we ýekeje kristal kremniniň tohumy kristalynyň arasyndaky interfeýsdäki şertler takyk gözegçilikde saklanmalydyr. Bu şertler, kremniniň inçe gatlagynyň tohum kristalynyň gurluşyny takyk köpeldip biljekdigini we netijede uly kristal kremniniň ingotyna öwrülmegini üpjün edýär.
2.2 Zonany eretmegiň usuly we zonany eretmek ýeke kristal peç
Floüzýän zona usuly (FZ) gaty az kislorodly kristal kremniy ingotlary öndürýär. Floüzýän zona usuly 1950-nji ýyllarda işlenip düzüldi we şu güne çenli iň arassa kristal kremnini öndürip biler.
Zonanyň ereýän ýeke hrustal peç, ýokary wakuumda ýa-da seýrek kwars turba gazynda polikristally çybyk peçiniň ýokary temperaturaly dar ýapyk meýdanyndan polikristally çybykda dar eriş zolagyny öndürmek üçin zonanyň eremek prinsipini ulanýan peje degişlidir. gorag gurşawy.
Eriş zolagyny herekete getirmek we kem-kemden ýekeje kristal taýajyga kristallaşdyrmak üçin polikristally çybygy ýa-da peç ýyladyş korpusyny herekete getirýän enjam.
Zonany eretmek usuly bilen ýekeje kristal çybyklary taýýarlamagyň häsiýeti, kristallaşma prosesinde ýekeje kristal çybyklara polikristally çybyklaryň arassalygynyň ýokarlanmagy we hasa materiallarynyň doping ösmegi birmeňzeş bolmagydyr.
Zonanyň ereýän ýeke kristal peçleriniň görnüşlerini iki görnüşe bölmek bolar: ýüzýän zona ereýän ýeke kristal peçleri, ýerüsti dartyşlara we gorizontal zona ereýän ýeke kristal peçleri. Amaly goşundylarda zonanyň ereýän ýeke kristal peçleri, adatça ýüzýän zonanyň eremegini kabul edýär.
Zona ereýän ýeke hrustal peç, ýokary arassalygy pes kislorodly ýekeje kristal kremnini möhüm ähmiýete eýe bolmazdan taýýarlap biler. Esasan ýokary garşylykly (> 20kΩ · sm) ýeke kristal kremnini taýýarlamak we zona ereýän kremnini arassalamak üçin ulanylýar. Bu önümler esasan aýratyn disk enjamlaryny öndürmekde ulanylýar.
Zona ereýän ýeke hrustal peç peç kamerasyndan, ýokarky şahadan we aşaky şahadan (mehaniki geçiriş bölegi), kristal çybykdan, tohum kristal çukurdan, ýyladyş rulonyndan (ýokary ýygylykly generator), gaz portlaryndan (wakuum porty, gaz girelgesi, ýokarky gaz rozetkasy we ş.m.
Ojak kamerasynyň gurluşynda sowadyjy suw aýlanyşygy düzülýär. Cryeke kristal peçiň ýokarky şahasynyň aşaky ujy, polikristally hasany gysmak üçin ulanylýan kristal çybykdyr; aşaky şahanyň ýokarky ujy tohum kristalyny gysmak üçin ulanylýan tohum kristal çakyrydyr.
Heatingyladyş rulonyna ýokary ýygylykly elektrik üpjünçiligi berilýär we aşaky ujundan başlap polikristally çybykda dar eriş zolagy emele gelýär. Şol bir wagtyň özünde, ýokarky we aşaky oklar aýlanýar we aşak inýär, şonuň üçin ereýän zona bir kristalda kristallaşýar.
Zonanyň ereýän ýeke kristal peçiniň artykmaçlyklary, diňe bir taýýarlanan hrustalyň arassalygyny ýokarlandyryp bilmän, hasanyň doping ösmegini has birmeňzeş edip biler we ýeke kristal hasany birnäçe amal arkaly arassalap bolar.
Zonanyň ereýän ýeke kristal peçiniň kemçilikleri, ýokary çykdajy we taýýar ýekeje kristalyň kiçi diametri. Häzirki wagtda taýýarlanyp boljak ýekeje kristalyň iň ýokary diametri 200mm.
Singleeke kristal peç enjamlaryny eredýän zonanyň umumy beýikligi birneme ýokary, ýokarky we aşaky oklaryň urmagy birneme uzyn, şonuň üçin has uzyn kristal çybyklary ösdürip bolýar.
3. Wafli gaýtadan işlemek we enjamlar
Kristal hasa ýarymgeçiriji önümçiliginiň talaplaryna laýyk gelýän kremniý substraty emele getirmek üçin birnäçe prosesi başdan geçirmeli. Gaýtadan işlemegiň esasy prosesi:
Ingykylmak, kesmek, dilimlemek, wafli ýelmemek, çaýkamak, üwemek, ýuwmak, arassalamak we gaplamak we ş.m.
3.1 Wafer Annealing
Polikristally kremnini we Czochralski kremnini öndürmek prosesinde ýekeje kristal kremniniň içinde kislorod bar. Belli bir temperaturada, ýekeje kristal kremniýdäki kislorod elektron sowgat eder we kislorod kislorod donorlaryna öwrüler. Bu elektronlar kremniý wafli bilen hapalar bilen birleşip, kremniniň wafli garşylygyna täsir eder.
Annealing peç: wodorod ýa-da argon gurşawynda peçdäki temperaturany 1000-1200 ° C çenli ýokarlandyrýan peje degişlidir. Warmyly we sowadyjy saklamak bilen, ýalpyldawuk kremniniň wafliniň üstündäki kislorod üýtgäp, ýüzünden aýrylýar, kislorodyň çökmegine we gatlagyna sebäp bolýar.
Silikon wafli üstündäki mikro kemçilikleri eredýän, kremniý wafliniň üstündäki hapalaryň mukdaryny azaldýan, kemçilikleri azaldýan we kremniniň wafleriniň üstünde has arassa meýdany emele getirýän enjamlar.
Düwürtýän peje, ýokary temperaturasy sebäpli ýokary temperaturaly peç hem diýilýär. Şeýle hem bu pudak, kremniý wafli annealizasiýa prosesi diýip atlandyrýar.
Silikon wafli ýanýan peç aşakdakylara bölünýär:
-Gorizontal ýanýan peç;
-Wertikal peç;
-Gaplaýjy peç.
Gorizontal anneal peç bilen dik dik peçiň arasyndaky esasy tapawut, reaksiýa kamerasynyň ýerleşiş ugry.
Gorizontal ýanýan peçiň reaksiýa kamerasy keseligine düzülendir we bir wagtyň özünde anneal üçin peçiň reaksiýa kamerasyna bir topar kremniy wafli ýüklenip bilner. Düwürtme wagty adatça 20-30 minut, ýöne reaksiýa kamerasyna anneal prosesi talap edilýän temperatura ýetmek üçin has uzyn ýylylyk wagty gerek.
Wertikal ýanýan peçiň prosesi, bir wagtyň özünde bir topar kremniy wafli ýüklemek peçiniň reaksiýa kamerasyna ýüklemek usulyny ulanýar. Reaksiýa kamerasynda kremniý wafli keseligine kvarts gämisine ýerleşdirmäge mümkinçilik berýän dik gurluş gurluşy bar.
Şol bir wagtyň özünde, kwars gämisi reaksiýa kamerasynda tutuşlygyna aýlanyp bilýändigi sebäpli, reaksiýa kamerasynyň gyzdyryjy temperaturasy birmeňzeş, kremniniň wafli boýunça temperaturanyň paýlanyşy birmeňzeş we ajaýyp anneal birmeňzeş aýratynlyklaryna eýe. Şeýle-de bolsa, wertikal ýanýan peçiň prosesi gorizontal ýanýan peçiň bahasyndan has ýokary.
Çalt ýanýan peç, kremniý wafli gönüden-göni gyzdyrmak üçin galogen wolfram çyrasyny ulanýar, bu bolsa 1-den 250 ° C / s aralygynda çalt gyzdyryp ýa-da sowadyp bilýär. Heatingyladyş ýa-da sowadyş tizligi adaty ýanýan peçden has çalt. Reaksiýa kamerasynyň temperaturasyny 1100 ° C-den ýokary gyzdyrmak üçin diňe birnäçe sekunt gerek.
——————————————————————————————————————— ——
“Semicera” üpjün edip bilergrafit bölekleri,ýumşak / gaty duýuldy,kremniniň karbid bölekleri, CVD kremniy karbid bölekleri, weSiC / TaC örtükli bölekler30 günüň içinde doly ýarymgeçiriji prosesi bilen.
Aboveokardaky ýarymgeçiriji önümler bilen gyzyklanýan bolsaňyz, ilkinji gezek biziň bilen habarlaşmakdan çekinmäň.
Telefon: + 86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Iş wagty: Awgust-26-2024