Вафельдер интегралдык схемаларды, дискреттик жарым өткөргүч приборлорду жана кубаттуу приборлорду өндүрүү үчүн негизги сырьё болуп саналат. Интегралдык микросхемалардын 90%дан ашыгы таза, сапаттуу пластинкаларда жасалган.
Wafer даярдоочу жабдуулар таза поликристаллдуу кремний материалдарын белгилүү бир диаметрдеги жана узундуктагы кремний монокристалл таякчасына даярдоо процессин билдирет, андан кийин кремний бир кристалл таякчасынын материалдарын бир катар механикалык иштетүү, химиялык тазалоо жана башка процесстерге дуушар кылуу.
Белгилүү геометриялык тактыкка жана беттин сапатына талаптарга жооп берген кремний пластиналарды же эпитаксиалдык кремний пластиналарды чыгарган жана чиптерди өндүрүү үчүн керектүү кремний субстратын камсыз кылган жабдуулар.
Диаметри 200 ммден аз кремний пластинкаларын даярдоонун типтүү процессинин агымы:
Жалгыз кристаллдын өсүшү → кесүү → сырткы диаметри прокаттоо → кесүү → фаскалоо → майдалоо → оюу → алуу → жылтыратуу → тазалоо → эпитаксия → таңгактоо ж.б.
Диаметри 300 мм болгон кремний пластинкаларын даярдоонун негизги процесси төмөнкүдөй:
Жалгыз кристаллдын өсүшү → кесүү → сырткы диаметри прокаттоо → кесүү → фаскалоо → беттик майдалоо → оюу → четин жылтыратуу → эки тараптуу жылтыратуу → бир жактуу жылтыратуу → акыркы тазалоо → эпитаксия/аннеaling → таңгактоо ж.б.у.с.
1.Кремний материалы
Кремний жарым өткөргүч материал, анткени анын 4 валенттүү электрондору бар жана башка элементтер менен бирге мезгилдик системанын IVA тобуна кирет.
Кремнийдеги валенттүү электрондордун саны аны жакшы өткөргүч (1 валенттүү электрон) менен изолятордун (8 валенттүү электрон) ортосуна жайгаштырат.
Таза кремний табиятта кездешпейт жана аны өндүрүү үчүн жетиштүү таза кылуу үчүн бөлүп алуу жана тазалоо керек. Көбүнчө кремний диоксидинде (кремний оксиди же SiO2) жана башка силикаттарда болот.
SiO2дин башка формаларына айнек, түссүз кристалл, кварц, агат жана мышыктын көзү кирет.
Жарым өткөргүч катары колдонулган биринчи материал 1940-жылдары жана 1950-жылдардын башында германий болгон, бирок ал бат эле кремний менен алмаштырылган.
Кремний төрт негизги себептерден улам негизги жарым өткөргүч материал катары тандалып алынган:
Кремний материалдарынын көптүгү: Кремний - жер кыртышынын 25% ын түзгөн жер бетинде экинчи орунда турган элемент.
Кремний материалынын жогорку эрүү чекити процесстин толеранттуулугун кеңейтүүгө мүмкүндүк берет: кремнийдин 1412°Сдеги эрүү температурасы германийдин 937°Сдеги эрүү температурасынан алда канча жогору. Жогорку эрүү температурасы кремнийге жогорку температуралык процесстерге туруштук берүүгө мүмкүндүк берет.
Кремний материалдары кененирээк иштөө температурасы диапазонуна ээ;
Кремний кычкылынын табигый өсүшү (SiO2): SiO2 жогорку сапаттагы, туруктуу электр изоляциялоочу материал болуп саналат жана кремнийди тышкы булгануудан коргоо үчүн эң сонун химиялык тосмо катары иштейт. Интегралдык микросхемалардагы чектеш өткөргүчтөрдүн ортосунда агып кетпеш үчүн электрдик туруктуулук маанилүү. SiO2 материалынын туруктуу жука катмарларын өстүрүү жөндөмдүүлүгү жогорку өндүрүмдүүлүктөгү металл-оксид жарым өткөргүч (MOS-FET) түзүлүштөрүн өндүрүү үчүн негиз болуп саналат. SiO2 кремнийге окшош механикалык касиеттерге ээ, бул кремний пластинкасын ашыкча кыйшаюусуз жогорку температурада иштетүүгө мүмкүндүк берет.
2.Вафель даярдоо
Жарым өткөргүч пластиналар жапырт жарым өткөргүч материалдардан кесилет. Бул жарым өткөргүч материал кристалл таякча деп аталат, ал поликристаллдуу жана кошулбаган ички материалдын чоң блогунан өстүрүлөт.
Поликристаллдык блокту чоң монокристаллга айландыруу жана ага туура кристалл багытын жана N-типтеги же Р-типтеги допингдин тиешелүү көлөмүн берүү кристаллдык өсүш деп аталат.
Кремний пластинкасын даярдоо үчүн монокристалл кремний куймаларын өндүрүүнүн эң кеңири таралган технологиялары болуп Czochralski ыкмасы жана зоналык эрүү ыкмасы саналат.
2.1 Цочральский ыкмасы жана Czochralski монокристалл меши
Czochralski (CZ) ыкмасы, ошондой эле Czochralski (CZ) ыкмасы катары белгилүү, эриген жарым өткөргүч класстагы кремний суюктугун туура кристалл багыты жана N-түрүнө же P-ге кошулган катуу бир кристалл кремний куймаларына айландыруу процессин билдирет. түрү.
Учурда монокристалл кремнийдин 85%тен ашыгы Чохральский ыкмасы менен өстүрүлөт.
Чехральскидеги монокристаллдык меш деп жабык жогорку вакуумда же сейрек кездешүүчү газды (же инерттүү газды) коргоо чөйрөсүндө ысытуу жолу менен жогорку тазалыктагы полисилиций материалдарды суюктукка эритип, андан кийин аларды кайра кристаллдаштырып, белгилүү бир тышкы кремний материалдарын түзүүчү технологиялык жабдууларды билдирет. өлчөмдөрү.
Монокристаллдуу мештин иштөө принциби суюк абалда монокристалл кремний материалына кайра кристаллдашкан поликристаллдык кремний материалынын физикалык процесси.
CZ монокристаллдуу меш төрт бөлүккө бөлүүгө болот: меш органы, механикалык берүү системасы, жылытуу жана температураны башкаруу системасы, жана газ өткөрүү системасы.
Мештин корпусуна мештин көңдөйү, урук кристаллынын огу, кварц тигели, допинг кашык, үрөн кристалл капкагы жана байкоочу терезе кирет.
Мештин көңдөйү мештеги температуранын бирдей бөлүштүрүлүшүн жана жылуулукту жакшы тарата алгандыгын камсыз кылуу болуп саналат; урук кристалл сабы урук кристалын өйдө-ылдый жылдыруу жана айлануу үчүн колдонулат; допингге муктаж болгон аралашмалар допинг кашыкка салынат;
Уруктун кристалл капкагы урук кристалын булгануудан коргоо болуп саналат. Механикалык берүү системасы негизинен урук кристаллынын жана тигелдин кыймылын көзөмөлдөө үчүн колдонулат.
Кремний эритмеси кычкылданбасын камсыз кылуу үчүн мештеги вакуумдук даража өтө жогору болушу керек, жалпысынан 5 Торрдан төмөн, ал эми кошулган инерттүү газдын тазалыгы 99,9999% жогору болушу керек.
Керектүү кристалл багыты менен монокристалл кремнийдин бир бөлүгү кремний куймасын өстүрүү үчүн урук кристалл катары колдонулат жана өстүрүлгөн кремний куймасы урук кристаллынын көчүрмөсү сыяктуу.
Эриген кремний менен монокристалл кремний урук кристаллынын ортосундагы интерфейстеги шарттарды так көзөмөлдөө керек. Бул шарттар кремнийдин жука катмары урук кристаллынын структурасын так кайталай алат жана акырында чоң бир кристалл кремний куймасына айланат.
2.2 Зона эритүү ыкмасы жана зоналык эритүүчү бир кристаллдык меш
Калкыма зоналар ыкмасы (FZ) өтө аз кычкылтектүү кремний куймаларын чыгарат. Калкыма зона ыкмасы 1950-жылдары иштелип чыккан жана бүгүнкү күнгө чейин эң таза монокристалл кремнийди чыгара алат.
Аймактык эритүүчү монокристалл меши жогорку вакуумда же сейрек кварц түтүк газында поликристалл таякчасынын корпусунун жогорку температурадагы тар жабык аянты аркылуу поликристалл таякчасында тар эрүү зонасын өндүрүү үчүн зоналык эрүү принцибин колдонгон мешти билдирет. чөйрөнү коргоо.
Эрүү зонасын жылдыруу жана аны бир кристалл таякчага акырындык менен кристаллдаштыруу үчүн поликристаллдык таякчаны же мештин жылыткыч корпусун жылдырган технологиялык жабдуулар.
Аймактык эрүү ыкмасы менен монокристалл таякчаларын даярдоонун өзгөчөлүгү, поликристалл таякчаларынын тазалыгын монокристалл таякчаларына кристаллдаштыруу процессинде жакшыртса болот, ал эми таякчалардын материалдарынын допингдик өсүүсү бир калыпта болот.
Аймактык эритүүчү монокристаллдуу мештердин түрлөрүн эки түргө бөлүүгө болот: беттик чыңалууга таянган калкып жүрүүчү зоналык эритүүчү монокристаллдык мештер жана горизонталдык зоналык эритүүчү монокристаллдык мештер. Практикалык колдонмолордо зоналык эритүүчү монокристалл мештери көбүнчө калкып жүрүүчү зоналык эрүүнү кабыл алышат.
Зона эритүүчү монокристалл меши тигелдин кереги жок жогорку тазалыктагы аз кычкылтектүү монокристалл кремнийди даярдай алат. Ал, негизинен, жогорку каршылык (> 20kΩ · см) бир кристалл кремний даярдоо жана зона эрүү кремний тазалоо үчүн колдонулат. Бул продуктылар негизинен дискреттик күч түзүлүштөрдү өндүрүүдө колдонулат.
Аймактык эритүүчү монокристалл меши мештин камерасынан, үстүнкү валдан жана төмөнкү валдан (механикалык өткөргүч бөлүгү), кристалл таякчасынан, урук кристалл патронунан, жылыткычтан (жогорку жыштык генератор), газ портторунан (вакуумдук порт, газ кирүүчү, үстүнкү газ чыгуучу) ж.б.
Меш камерасынын түзүлүшүндө муздаткыч суунун циркуляциясы уюштурулган. Монокристаллдуу мештин үстүнкү валынын төмөнкү учу кристалл таякчасы болуп саналат, ал поликристалл таякчаны кысуу үчүн колдонулат; астыңкы валдын үстүнкү учу урук кристалын кысуу үчүн колдонулган урук кристалл патрону болуп саналат.
Жылытуу катушкасына жогорку жыштыктагы электр энергиясы берилип, ылдыйкы учунан баштап поликристалл таякчасында кууш эрүү зонасы пайда болот. Ошол эле учурда, үстүнкү жана төмөнкү огу айланат жана төмөндөйт, ошондуктан эрүү зонасы кристаллдашып, бир кристаллга айланат.
Аймактык эритүүчү монокристалл мешинин артыкчылыктары, ал даярдалган монокристалдын тазалыгын гана жакшыртпастан, таякчаны допингдик өстүрүүнү дагы бирдей кылып, бир кристалл таякчаны бир нече процесстер аркылуу тазалоого болот.
Аймактык эритүүчү монокристаллдуу мештин кемчиликтери болуп процесстин жогорку чыгымы жана даярдалган монокристаллдын диаметринин аздыгы саналат. Учурда даярдала турган монокристаллдын максималдуу диаметри 200 мм.
Аймакты эритүү бир кристаллдык меш жабдуулардын жалпы бийиктиги салыштырмалуу жогору, жана жогорку жана төмөнкү огу салыштырмалуу узун, ошондуктан узун бир кристалл таякчаларды өстүрүүгө болот.
3. Вафельди иштетүү жана жабдуулар
Кристалл таякча жарым өткөргүч өндүрүшүнүн талаптарына жооп берген кремний субстратын, тактап айтканда, пластинканы түзүү үчүн бир катар процесстерден өтүшү керек. кайра иштетүү негизги жараяны болуп саналат:
Тумблинг, кесүү, кесүү, пластинкаларды күйдүрүү, фаскаларды кесүү, майдалоо, жылмалоо, тазалоо жана таңгактоо ж.
3.1 Вафельди күйдүрүү
Поликристалл кремнийди жана Чохральский кремнийин өндүрүү процессинде монокристалл кремнийде кычкылтек бар. Белгилүү бир температурада монокристалл кремнийдеги кычкылтек электрондорду берип, кычкылтек кычкылтек донорлоруна айланат. Бул электрондор кремний пластинкасындагы аралашмалар менен биригип, кремний пластинкасынын каршылыгына таасир этет.
Күйүүчү меш: суутек же аргон чөйрөсүндө мештеги температураны 1000-1200°С чейин көтөрүүчү мешти билдирет. Жылытуу жана муздатуу менен, жылмаланган кремний пластинкасынын бетине жакын кычкылтек учат жана анын бетинен чыгарылып, кычкылтек чөктүрөт жана катмарланат.
Кремний пластинкаларынын бетиндеги микро дефекттерди эритүүчү, кремний пластинкасынын бетине жакын аралашмалардын санын азайтуучу, кемчиликтерди азайтуучу жана кремний пластинкаларынын бетинде салыштырмалуу таза аймакты түзүүчү технологиялык жабдуулар.
Күйүүчү меш жогорку температуралуу болгондуктан жогорку температуралуу меш деп да аталат. Өнөр жай ошондой эле кремний пластинкасын күйдүрүү процессин алуу деп атайт.
Кремний пластинкасын күйдүрүү меши төмөнкүлөргө бөлүнөт:
- горизонталдуу күйдүрүү меши;
-вертикалдуу күйдүрүү меши;
- Тез күйдүрүү меши.
Горизонталдык күйгүзүүчү меш менен вертикалдуу күйгүзүүчү мештин ортосундагы негизги айырма - бул реакция камерасынын жайгашуу багыты.
Горизонталдык күйгүзүүчү мештин реакциялык камерасы горизонталдуу түзүлүштө жана кремний пластинкаларынын партиясы бир эле учурда күйдүрүү үчүн күйдүрүү мешинин реакциялык камерасына жүктөлүшү мүмкүн. Күйүү убактысы адатта 20-30 мүнөттү түзөт, бирок реакция камерасы күйдүрүү процесси талап кылган температурага жетүү үчүн көбүрөөк ысытуу убактысын талап кылат.
Тик күйгүзүүчү мештин процесси бир эле учурда кремний пластинкаларынын партиясын күйдүрүү үчүн күйдүрүү мешинин реакция камерасына жүктөө ыкмасын кабыл алат. Реакция камерасы вертикалдуу түзүлүшкө ээ, ал кремний пластинкаларын горизонталдуу абалда кварц кайыгына коюуга мүмкүндүк берет.
Ошол эле учурда, кварц кайыгы реакция камерасында бүтүндөй айланышы мүмкүн болгондуктан, реакция камерасынын күйдүрүү температурасы бирдей, кремний пластинасында температуранын бөлүштүрүлүшү бирдей жана ал эң сонун күйгүзүү бирдейлигине ээ. Бирок, вертикалдык күйүүчү мештин процессинин баасы горизонталдык күйгүзүүчү мешке караганда жогору.
Тез күйгүзүүчү меш кремний пластинасын түздөн-түз жылытуу үчүн галоген вольфрам лампасын колдонот, ал 1ден 250°C/секге чейинки кеңири диапазондо тез жылытууга же муздатууга жетише алат. Жылытуу же муздатуу ылдамдыгы салттуу күйгүзүүчү мешке караганда тезирээк. Реакция камерасынын температурасын 1100°Cден жогору ысытуу үчүн бир нече секунд гана талап кылынат.
——————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera камсыз кыла алатграфит бөлүктөрү,жумшак/катуу кийиз,кремний карбид бөлүктөрү, CVD кремний карбид бөлүктөрү, жанаSiC/TaC капталган бөлүктөрү30 күндүн ичинде толук жарым өткөргүч процесси менен.
Эгерде сизди жогорудагы жарым өткөргүч өнүмдөр кызыктырса, сураныч, биринчи жолу биз менен байланышуудан тартынба.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Посттун убактысы: 26-август-2024