Proses terperinci pembuatan semikonduktor wafer silikon

640

Pertama, masukkan silikon polihablur dan dopan ke dalam mangkuk kuarza dalam relau kristal tunggal, naikkan suhu kepada lebih daripada 1000 darjah, dan dapatkan silikon polihablur dalam keadaan cair.

640 (1)

Pertumbuhan jongkong silikon adalah proses membuat silikon polihablur menjadi silikon kristal tunggal. Selepas silikon polihabluran dipanaskan menjadi cecair, persekitaran terma dikawal dengan tepat untuk berkembang menjadi kristal tunggal berkualiti tinggi.

Konsep berkaitan:
Pertumbuhan kristal tunggal:Selepas suhu larutan silikon polihablur stabil, kristal benih perlahan-lahan diturunkan ke dalam cair silikon (hablur benih juga akan cair dalam cair silikon), dan kemudian kristal benih diangkat pada kelajuan tertentu untuk pembenihan. proses. Kemudian, kehelan yang dihasilkan semasa proses pembenihan dihapuskan melalui operasi necking. Apabila leher dikecilkan kepada panjang yang mencukupi, diameter silikon kristal tunggal dibesarkan kepada nilai sasaran dengan melaraskan kelajuan dan suhu tarikan, dan kemudian diameter yang sama dikekalkan untuk berkembang kepada panjang sasaran. Akhir sekali, untuk mengelakkan kehelan daripada memanjang ke belakang, jongkong kristal tunggal selesai untuk mendapatkan jongkong kristal tunggal siap, dan kemudian ia dikeluarkan selepas suhu disejukkan.

Kaedah untuk menyediakan silikon kristal tunggal:Kaedah CZ dan kaedah FZ. Kaedah CZ disingkatkan sebagai kaedah CZ. Ciri kaedah CZ ialah ia diringkaskan dalam sistem terma silinder lurus, menggunakan pemanasan rintangan grafit untuk mencairkan silikon polihablur dalam mangkuk kuarza ketulenan tinggi, dan kemudian memasukkan kristal benih ke dalam permukaan cair untuk kimpalan, manakala memutarkan kristal benih, dan kemudian membalikkan mangkuk pijar. Kristal benih perlahan-lahan diangkat ke atas, dan selepas proses pembenihan, pembesaran, putaran bahu, pertumbuhan diameter yang sama, dan ekor, silikon kristal tunggal diperolehi.

Kaedah lebur zon ialah kaedah menggunakan jongkong polihabluran untuk mencairkan dan menghablurkan hablur semikonduktor di kawasan yang berbeza. Tenaga terma digunakan untuk menjana zon lebur pada satu hujung rod semikonduktor, dan kemudian kristal biji kristal tunggal dikimpal. Suhu diselaraskan untuk menjadikan zon lebur perlahan-lahan bergerak ke hujung batang yang lain, dan melalui keseluruhan batang, satu kristal tumbuh, dan orientasi kristal adalah sama dengan kristal benih. Kaedah lebur zon terbahagi kepada dua jenis: kaedah lebur zon mendatar dan kaedah lebur zon gantungan menegak. Yang pertama digunakan terutamanya untuk penulenan dan pertumbuhan kristal tunggal bahan seperti germanium dan GaAs. Yang terakhir ialah menggunakan gegelung frekuensi tinggi dalam atmosfera atau relau vakum untuk menghasilkan zon lebur pada sentuhan antara kristal benih kristal tunggal dan rod silikon polihablur yang digantung di atasnya, dan kemudian menggerakkan zon lebur ke atas untuk menumbuhkan satu. kristal.

Kira-kira 85% daripada wafer silikon dihasilkan oleh kaedah Czochralski, dan 15% daripada wafer silikon dihasilkan oleh kaedah lebur zon. Menurut aplikasi, silikon kristal tunggal yang ditanam oleh kaedah Czochralski digunakan terutamanya untuk menghasilkan komponen litar bersepadu, manakala silikon kristal tunggal yang ditanam oleh kaedah lebur zon digunakan terutamanya untuk semikonduktor kuasa. Kaedah Czochralski mempunyai proses matang dan lebih mudah untuk mengembangkan silikon kristal tunggal berdiameter besar; kaedah lebur zon cair tidak menyentuh bekas, tidak mudah tercemar, mempunyai ketulenan yang lebih tinggi, dan sesuai untuk pengeluaran peranti elektronik berkuasa tinggi, tetapi lebih sukar untuk mengembangkan silikon kristal tunggal berdiameter besar, dan biasanya hanya digunakan untuk diameter 8 inci atau kurang. Video menunjukkan kaedah Czochralski.

640 (2)

Oleh kerana kesukaran mengawal diameter rod silikon kristal tunggal dalam proses menarik kristal tunggal, untuk mendapatkan rod silikon diameter standard, seperti 6 inci, 8 inci, 12 inci, dan lain-lain. Selepas menarik tunggal kristal, diameter jongkong silikon akan digulung dan dikisar. Permukaan rod silikon selepas bergolek adalah licin dan ralat saiz lebih kecil.

640 (3)

Menggunakan teknologi pemotongan wayar termaju, jongkong kristal tunggal dipotong menjadi wafer silikon dengan ketebalan yang sesuai melalui peralatan menghiris.

640 (4)

Disebabkan oleh ketebalan kecil wafer silikon, tepi wafer silikon selepas dipotong sangat tajam. Tujuan pengisaran tepi adalah untuk membentuk tepi yang licin dan ia tidak mudah pecah dalam pembuatan cip masa hadapan.

640 (6)

LAPPING adalah untuk menambah wafer di antara plat pemilihan berat dan plat kristal yang lebih rendah, dan menggunakan tekanan dan berputar dengan pelelas untuk menjadikan wafer rata.

640 (5)

Etsa ialah proses untuk membuang kerosakan permukaan wafer, dan lapisan permukaan yang rosak oleh pemprosesan fizikal dilarutkan oleh larutan kimia.

640 (8)

Pengisaran dua muka ialah satu proses untuk menjadikan wafer lebih rata dan mengeluarkan tonjolan kecil pada permukaan.

640 (7)

RTP ialah proses memanaskan wafer dengan pantas dalam beberapa saat, supaya kecacatan dalaman wafer adalah seragam, kekotoran logam ditindas, dan operasi yang tidak normal bagi semikonduktor dihalang.

640 (11)

Penggilapan ialah proses yang memastikan kelicinan permukaan melalui pemesinan ketepatan permukaan. Penggunaan buburan penggilap dan kain penggilap, digabungkan dengan suhu, tekanan dan kelajuan putaran yang sesuai, boleh menghapuskan lapisan kerosakan mekanikal yang ditinggalkan oleh proses sebelumnya dan mendapatkan wafer silikon dengan kerataan permukaan yang sangat baik.

640 (9)

Tujuan pembersihan adalah untuk membuang bahan organik, zarah, logam, dan lain-lain yang tinggal di permukaan wafer silikon selepas menggilap, untuk memastikan kebersihan permukaan wafer silikon dan memenuhi keperluan kualiti proses seterusnya.

640 (10)

Penguji kerataan & kerintangan mengesan wafer silikon selepas menggilap dan membersihkan untuk memastikan bahawa ketebalan, kerataan, kerataan tempatan, kelengkungan, lenturan, kerintangan, dll. wafer silikon yang digilap memenuhi keperluan pelanggan.

640 (12)

PENGIRAAN ZARAH ialah satu proses untuk memeriksa permukaan wafer dengan tepat, dan kecacatan permukaan serta kuantiti ditentukan oleh penyerakan laser.

640 (14)

EPI GROWING ialah satu proses untuk mengembangkan filem kristal tunggal silikon berkualiti tinggi pada wafer silikon yang digilap melalui pemendapan kimia fasa wap.

Konsep berkaitan:Pertumbuhan epitaxial: merujuk kepada pertumbuhan lapisan kristal tunggal dengan keperluan tertentu dan orientasi kristal yang sama seperti substrat pada substrat kristal tunggal (substrat), sama seperti kristal asal memanjang ke luar untuk bahagian. Teknologi pertumbuhan epitaxial telah dibangunkan pada akhir 1950-an dan awal 1960-an. Pada masa itu, untuk mengeluarkan peranti frekuensi tinggi dan berkuasa tinggi, adalah perlu untuk mengurangkan rintangan siri pengumpul, dan bahan itu diperlukan untuk menahan voltan tinggi dan arus tinggi, jadi ia perlu untuk mengembangkan nipis tinggi- lapisan epitaxial rintangan pada substrat rintangan rendah. Lapisan kristal tunggal baru yang ditanam secara epitaxial boleh berbeza daripada substrat dari segi jenis kekonduksian, kerintangan, dsb., dan kristal tunggal berbilang lapisan dengan ketebalan dan keperluan yang berbeza juga boleh ditanam, dengan itu meningkatkan fleksibiliti reka bentuk peranti dan prestasi peranti.

640 (13)

Pembungkusan ialah pembungkusan produk yang layak akhir.


Masa siaran: Nov-05-2024