Wafers eru aðal hráefni til framleiðslu á samþættum hringrásum, stakum hálfleiðurum og aflbúnaði. Meira en 90% af samþættum hringrásum eru gerðar á háhreinum, hágæða oblátum.
Búnaður til að undirbúa oblátur vísar til þess ferlis að búa til hreint fjölkristallað kísilefni í kísilstöng efni með ákveðinni þvermál og lengd, og láta síðan kísil eins kristallastöngina fara í röð af vélrænni vinnslu, efnameðferð og öðrum ferlum.
Búnaður sem framleiðir kísilskífur eða epitaxial kísilskífur sem uppfylla ákveðnar rúmfræðilega nákvæmni og yfirborðsgæðakröfur og veita nauðsynlega sílikon undirlag fyrir flísaframleiðslu.
Dæmigert vinnsluflæði til að útbúa kísilskífur með þvermál minna en 200 mm er:
Einkristallavöxtur → stytting → rúllun á ytra þvermáli → sneið → skán → mala → æting → gettering → fægja → hreinsun → epitaxy → umbúðir osfrv.
Aðalferlisflæðið til að útbúa kísilskúffur með þvermál 300 mm er sem hér segir:
Einkristalvöxtur → stytting → rúllun ytra þvermáls → sneið → afhögg → yfirborðsslípun → æting → kantfæging → tvíhliða fæging → einhliða fæging → lokahreinsun → epitaxy/glæðing → umbúðir o.fl.
1.Kísil efni
Kísill er hálfleiðara efni vegna þess að það hefur 4 gildisrafeindir og er í hópi IVA í lotukerfinu ásamt öðrum frumefnum.
Fjöldi gildisrafeinda í sílikoni setur það beint á milli góðs leiðara (1 gildisrafeind) og einangrunarefnis (8 gildisrafeindir).
Hreint kísill finnst ekki í náttúrunni og þarf að vinna hann út og hreinsa hann til að gera hann nógu hreinan til framleiðslu. Það er venjulega að finna í kísil (kísiloxíði eða SiO2) og öðrum silíkötum.
Aðrar gerðir SiO2 eru gler, litlaus kristal, kvars, agat og kattaauga.
Fyrsta efnið sem notað var sem hálfleiðari var germaníum á fjórða áratugnum og snemma á fimmta áratugnum, en það var fljótt skipt út fyrir sílikon.
Kísill var valinn aðal hálfleiðaraefnið af fjórum meginástæðum:
Mikið af sílikonefnum: Kísill er annað algengasta frumefnið á jörðinni og er um 25% af jarðskorpunni.
Hærra bræðslumark kísilefnis leyfir víðtækara ferliþol: bræðslumark kísils við 1412°C er mun hærra en bræðslumark germaníums við 937°C. Hærra bræðslumark gerir sílikon kleift að standast háhitaferli.
Kísilefni hafa breiðari rekstrarhitasvið;
Náttúrulegur vöxtur kísiloxíðs (SiO2): SiO2 er hágæða, stöðugt rafmagns einangrunarefni og virkar sem frábær efnahindrun til að vernda sílikon fyrir utanaðkomandi mengun. Rafstöðugleiki er mikilvægur til að forðast leka á milli aðliggjandi leiðara í samþættum hringrásum. Hæfni til að rækta stöðug þunn lög af SiO2 efni er grundvallaratriði í framleiðslu á hágæða málmoxíð hálfleiðara (MOS-FET) tækjum. SiO2 hefur svipaða vélræna eiginleika og kísill, sem gerir vinnslu við háan hita kleift án þess að kísilskífa vindi of mikið.
2.Wafer undirbúningur
Hálfleiðaraplötur eru skornar úr lausu hálfleiðaraefni. Þetta hálfleiðara efni er kallað kristalstöng, sem er ræktað úr stórum blokk af fjölkristalluðu og ódópuðu innra efni.
Að umbreyta fjölkristölluðum blokk í stóran einn kristal og gefa honum rétta kristalstefnu og viðeigandi magn af N-gerð eða P-gerð lyfjanotkun kallast kristalvöxtur.
Algengasta tæknin til að framleiða einkristalla kísilhleifar fyrir kísilskífugerð eru Czochralski aðferðin og svæðisbræðsluaðferðin.
2.1 Czochralski aðferð og Czochralski einn kristal ofn
Czochralski (CZ) aðferðin, einnig þekkt sem Czochralski (CZ) aðferðin, vísar til þess ferlis að umbreyta bráðnum hálfleiðara kísilvökva í fasta einkristalla kísilhleifa með réttri kristalstefnu og dópaður í N-gerð eða P- gerð.
Eins og er, er meira en 85% af einkristalla sílikoni ræktað með Czochralski aðferðinni.
Czochralski einkristallaofn vísar til vinnslubúnaðar sem bræðir háhreint pólýkísilefni í vökva með því að hita í lokuðu hálofttæmi eða verndarumhverfi fyrir sjaldgæfu gasi (eða óvirku gasi), og endurkristallar þau síðan til að mynda einkristal kísilefni með ákveðnum ytri efnum. mál.
Vinnureglan um einkristalla ofninn er eðlisfræðilegt ferli fjölkristallaðs kísilefnis sem endurkristallast í einkristalt kísilefni í fljótandi ástandi.
Hægt er að skipta CZ einkristalla ofninum í fjóra hluta: ofnhluta, vélrænt flutningskerfi, hita- og hitastýringarkerfi og gasflutningskerfi.
Ofninn inniheldur ofnhol, frækristalás, kvarsdeiglu, lyfjaskeið, frækristalhlíf og athugunarglugga.
Ofnholið er til að tryggja að hitastigið í ofninum sé jafnt dreift og geti dreift hita vel; frækristalskaftið er notað til að knýja frækristallinn til að hreyfast upp og niður og snúast; óhreinindin sem þarf að dópa eru sett í lyfjaskeiðina;
Frækristallshlífin er til að vernda frækristallinn gegn mengun. Vélræna flutningskerfið er aðallega notað til að stjórna hreyfingu frækristallsins og deiglunnar.
Til að tryggja að kísillausnin sé ekki oxuð þarf lofttæmisstigið í ofninum að vera mjög hátt, yfirleitt undir 5 Torr, og hreinleiki óvirka gassins sem bætt er við verður að vera yfir 99,9999%.
Stykki af einkristalla sílikoni með æskilegri kristalstefnu er notað sem frækristall til að rækta kísilhleif og vaxna kísilhleifurinn er eins og eftirmynd af frækristallinum.
Aðstæður á snertifleti milli bráðna kísilsins og einkristalla kísilfrækristallsins þarf að vera nákvæmlega stjórnað. Þessar aðstæður tryggja að þunnt lag af kísil geti endurtekið nákvæmlega uppbyggingu frækristallsins og að lokum vaxið í stóran einskristal kísilhleif.
2.2 Zone Bræðsluaðferð og Zone Bræðslu Einkristal Ofni
Float zone aðferðin (FZ) framleiðir einkristalla kísilhleifa með mjög lágu súrefnisinnihaldi. Float zone aðferðin var þróuð á fimmta áratugnum og getur framleitt hreinasta einkristalla sílikon til þessa.
Svæðisbræðslueinkristallaofninn vísar til ofns sem notar meginregluna um svæðisbræðslu til að framleiða þröngt bræðslusvæði í fjölkristallaða stönginni í gegnum háhita þröngt lokað svæði á fjölkristallaða stangarofninum í hátæmi eða sjaldgæfu kvarsrörsgasi. verndarumhverfi.
Vinnslubúnaður sem hreyfir fjölkristallaða stangir eða ofnhitunarhluta til að færa bræðslusvæðið og kristalla það smám saman í einn kristalstöng.
Einkenni þess að útbúa staka kristalstangir með svæðisbræðsluaðferð er að hægt er að bæta hreinleika fjölkristallaðra stanga í kristöllunarferlinu í staka kristalstangir og lyfjavöxtur stöngefna er einsleitari.
Hægt er að skipta tegundum svæðisbræðslu eins kristalsofna í tvær gerðir: fljótandi svæðisbræðslu eins kristalsofna sem treysta á yfirborðsspennu og lárétta svæðisbræðslu eins kristalsofna. Í hagnýtri notkun nota svæðisbræðslueinkristallaofnar almennt fljótandi svæðisbræðslu.
Svæðisbræðslueinkristallaofninn getur undirbúið háhreint lágsúrefnis einkristallskísill án þess að þurfa deiglu. Það er aðallega notað til að undirbúa háviðnám (>20kΩ·cm) einkristalla sílikon og hreinsa svæðisbræðslukísill. Þessar vörur eru aðallega notaðar við framleiðslu á staktækum rafmagnstækjum.
Einkristalbræðsluofninn samanstendur af ofnhólfi, efri skafti og neðri skafti (vélrænn flutningshluti), kristalstangarhleðslu, frækristalhleðslu, hitunarspólu (hátíðni rafall), gasportum (tæmiport, gasinntak, efri gasúttak) osfrv.
Í byggingu ofnhólfsins er hringrás kælivatns komið fyrir. Neðri endinn á efri skaftinu á einum kristalofninum er kristalstangarhylki, sem er notað til að klemma fjölkristallaða stöng; efri endinn á neðra skaftinu er frækristall chuck, sem er notað til að klemma frækristallinn.
Hátíðni aflgjafi er til hitunarspólunnar og þröngt bræðslusvæði myndast í fjölkristölluðu stönginni sem byrjar frá neðri endanum. Á sama tíma snúast efri og neðri ásinn og lækka þannig að bræðslusvæðið kristallast í einn kristal.
Kostir svæðisbræðslu eins kristalsofnsins eru að hann getur ekki aðeins bætt hreinleika tilbúna einskristallsins, heldur einnig gert stöngina lyfjavöxt jafnari og hægt er að hreinsa staka kristalstöngina með mörgum ferlum.
Ókostirnir við svæðisbræðslu eins kristalsofninn eru hár vinnslukostnaður og lítið þvermál tilbúna einskristallsins. Sem stendur er hámarksþvermál einkristallsins sem hægt er að útbúa 200 mm.
Heildarhæð svæðisbræðslu eins kristals ofnbúnaðar er tiltölulega há og högg efri og neðri ásanna er tiltölulega langt, þannig að hægt er að rækta lengri staka kristalstangir.
3. Waflvinnsla og búnaður
Kristalstöngin þarf að fara í gegnum röð ferla til að mynda sílikon undirlag sem uppfyllir kröfur hálfleiðaraframleiðslu, nefnilega oblátu. Grunnferlið við vinnslu er:
Velta, skera, sneiða, glæða oblátur, afslípa, slípa, fægja, þrífa og pakka o.fl.
3.1 Bláttglæðing
Í því ferli að framleiða fjölkristallaðan sílikon og Czochralski sílikon, inniheldur einn kristal sílikon súrefni. Við ákveðið hitastig mun súrefnið í einkristalla sílikoninu gefa rafeindir og súrefnið breytist í súrefnisgjafa. Þessar rafeindir munu sameinast óhreinindum í kísilskífunni og hafa áhrif á viðnám kísilskífunnar.
Hreinsunarofn: vísar til ofns sem hækkar hitastigið í ofninum í 1000-1200°C í vetnis- eða argonumhverfi. Með því að halda hita og kæla, er súrefnið nálægt yfirborði fágaðra sílikonskífunnar rokgað og fjarlægt af yfirborði þess, sem veldur því að súrefnið fellur út og lagst.
Vinnslubúnaður sem leysir upp örgalla á yfirborði kísilþráða, dregur úr magni óhreininda nálægt yfirborði kísilþráða, dregur úr göllum og myndar tiltölulega hreint svæði á yfirborði kísilþráða.
Gleðiofninn er einnig kallaður háhitaofn vegna hás hitastigs. Iðnaðurinn kallar einnig kísilskífuglæðingarferlið gettering.
Kísilskífuglæðingarofni er skipt í:
-Láréttur glæðingarofn;
-Lóðréttur glæðingarofn;
-Hraðglæðingarofn.
Helsti munurinn á láréttum glæðingarofni og lóðréttum glæðingarofni er skipulagsstefna hvarfhólfsins.
Viðbragðshólfið í lárétta glæðingarofninum er lárétt uppbyggt og hægt er að hlaða lotu af kísilþráðum inn í hvarfhólf glæðingarofnsins til að glæða á sama tíma. Hreinsunartíminn er venjulega 20 til 30 mínútur, en hvarfhólfið þarf lengri hitunartíma til að ná því hitastigi sem glæðingarferlið krefst.
Ferlið við lóðrétta glæðingarofninn notar einnig þá aðferð að hlaða samtímis lotu af kísilþráðum inn í hvarfhólf glæðingarofnsins til glæðingarmeðferðar. Viðbragðshólfið er með lóðréttu skipulagi, sem gerir kleift að setja kísilplöturnar í kvarsbát í láréttu ástandi.
Á sama tíma, þar sem kvarsbáturinn getur snúist í heild sinni í hvarfhólfinu, er glæðingarhitastig hvarfhólfsins einsleitt, hitastigsdreifingin á kísilskífunni er jöfn og hún hefur framúrskarandi einsleitni eiginleika glæðingar. Hins vegar er vinnslukostnaður við lóðrétta glæðingarofninn hærri en lárétta glæðingarofninn.
Hraðglæðingarofninn notar halógen wolfram lampa til að hita kísilskífuna beint, sem getur náð hraðri upphitun eða kælingu á breitt bili frá 1 til 250°C/s. Upphitunar- eða kælingarhraði er hraðari en hefðbundinn glæðuofni. Það tekur aðeins nokkrar sekúndur að hita hvarfhólfið upp í yfir 1100°C.
—————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera getur veittgrafít hlutar,mjúkur/stífur filt,kísilkarbíð hlutar, CVD kísilkarbíð hlutar, ogSiC/TaC húðaðir hlutarmeð fullu hálfleiðaraferli á 30 dögum.
Ef þú hefur áhuga á ofangreindum hálfleiðaravörum, vinsamlegast ekki hika við að hafa samband við okkur í fyrsta skipti.
Sími: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Birtingartími: 26. ágúst 2024