Ang mga wafer mao ang nag-unang hilaw nga materyales alang sa paghimo sa mga integrated circuit, discrete semiconductor device ug power device. Labaw sa 90% sa mga integrated circuit gihimo sa taas nga kaputli, taas nga kalidad nga mga wafer.
Ang kagamitan sa pag-andam sa wafer nagtumong sa proseso sa paghimo sa lunsay nga polycrystalline silicon nga mga materyales ngadto sa silicon nga single crystal rod nga mga materyales sa usa ka diametro ug gitas-on, ug dayon gipailalom ang silicon single crystal rod nga mga materyales sa usa ka serye sa mekanikal nga pagproseso, kemikal nga pagtambal ug uban pang mga proseso.
Kagamitan nga naggama og mga silicon nga wafer o epitaxial nga silicon nga mga wafer nga nagtagbo sa piho nga geometric nga katukma ug mga kinahanglanon sa kalidad sa nawong ug naghatag sa gikinahanglan nga silicon substrate alang sa paghimo sa chip.
Ang kasagaran nga agos sa proseso alang sa pag-andam sa mga wafer sa silicon nga adunay diyametro nga ubos sa 200 mm mao ang:
Usa ka kristal nga pagtubo → truncation → outer diameter rolling → slicing → chamfering → grinding → etching → gettering → polishing → paglimpyo → epitaxy → packaging, ug uban pa.
Ang panguna nga dagan sa proseso alang sa pag-andam sa mga wafer sa silicon nga adunay diyametro nga 300 mm mao ang mga musunud:
Usa ka kristal nga pagtubo → truncation → outer diameter rolling → slicing → chamfering → surface grinding → etching → edge polishing → double-sided polishing → single-sided polishing → final cleaning → epitaxy/annealing → packaging, ug uban pa.
1.Silicon nga materyal
Ang silikon usa ka materyal nga semiconductor tungod kay kini adunay 4 ka valence electron ug anaa sa grupo nga IVA sa periodic table uban sa ubang mga elemento.
Ang gidaghanon sa mga valence electron sa silicon nagbutang niini sa taliwala sa usa ka maayo nga konduktor (1 valence electron) ug usa ka insulator (8 valence electron).
Ang lunsay nga silicon dili makit-an sa kinaiyahan ug kinahanglan nga makuha ug putli aron mahimo kini nga putli nga igo alang sa paghimo. Kasagaran kini makita sa silica (silicon oxide o SiO2) ug uban pang mga silicate.
Ang ubang mga porma sa SiO2 naglakip sa bildo, walay kolor nga kristal, quartz, agata ug mata sa iring.
Ang unang materyal nga gigamit isip semiconductor mao ang germanium sa 1940s ug sayo sa 1950s, apan kini dali nga gipulihan sa silicon.
Ang Silicon gipili ingon nga nag-unang semiconductor nga materyal alang sa upat ka mga hinungdan nga hinungdan:
Kadaghanon sa Silicon Materials: Ang Silicon mao ang ikaduha nga pinakaabunda nga elemento sa Yuta, nga nagkantidad sa 25% sa crust sa Yuta.
Ang mas taas nga punto sa pagkatunaw sa silicon nga materyal nagtugot sa usa ka mas lapad nga pagtugot sa proseso: ang natunaw nga punto sa silicon sa 1412°C mas taas kay sa natunaw nga punto sa germanium sa 937°C. Ang mas taas nga punto sa pagkatunaw nagtugot sa silicon nga makasugakod sa mga proseso sa taas nga temperatura.
Ang mga materyales sa silikon adunay mas lapad nga sakup sa temperatura sa operasyon;
Natural nga pagtubo sa silicon oxide (SiO2): Ang SiO2 usa ka taas nga kalidad, lig-on nga electrical insulating nga materyal ug naglihok isip usa ka maayo kaayo nga kemikal nga babag aron mapanalipdan ang silicon gikan sa gawas nga kontaminasyon. Ang kalig-on sa elektrisidad hinungdanon aron malikayan ang pagtulo tali sa mga kasikbit nga konduktor sa mga integrated circuit. Ang katakus sa pagtubo sa lig-on nga manipis nga mga layer sa SiO2 nga materyal hinungdanon sa paghimo sa high-performance nga metal-oxide semiconductor (MOS-FET) nga mga aparato. Ang SiO2 adunay susama nga mekanikal nga mga kabtangan sa silicon, nga nagtugot sa pagproseso sa taas nga temperatura nga walay sobra nga silicon wafer warping.
2.Pagpangandam sa wafer
Ang mga wafer sa semiconductor giputol gikan sa daghang mga materyales sa semiconductor. Kini nga materyal nga semiconductor gitawag nga usa ka kristal nga sungkod, nga gipatubo gikan sa usa ka dako nga bloke sa polycrystalline ug wala gipunting nga intrinsic nga materyal.
Ang pagbag-o sa usa ka polycrystalline block ngadto sa usa ka dako nga kristal ug paghatag niini sa husto nga kristal nga oryentasyon ug tukma nga gidaghanon sa N-type o P-type nga doping gitawag nga crystal growth.
Ang labing kasagaran nga mga teknolohiya alang sa paghimo sa usa ka kristal nga silicon ingot alang sa pag-andam sa silicon wafer mao ang Czochralski nga pamaagi ug ang zone melting method.
2.1 Czochralski pamaagi ug Czochralski single kristal hudno
Ang Czochralski (CZ) nga pamaagi, nailhan usab nga Czochralski (CZ) nga pamaagi, nagtumong sa proseso sa pag-convert sa tinunaw nga semiconductor-grade silicon liquid ngadto sa solid single-crystal silicon ingots nga adunay saktong kristal nga oryentasyon ug doped ngadto sa N-type o P- tipo.
Sa pagkakaron, labaw pa sa 85% sa usa ka kristal nga silicon ang gipatubo gamit ang Czochralski nga pamaagi.
Ang usa ka Czochralski nga usa ka kristal nga hurno nagtumong sa usa ka proseso nga kagamitan nga nagtunaw sa taas nga kaputli nga polysilicon nga mga materyales ngadto sa likido pinaagi sa pagpainit sa usa ka sirado nga taas nga vacuum o talagsaon nga gas (o inert gas) nga panalipod nga palibot, ug dayon gi-recrystallize kini aron maporma ang usa ka kristal nga silicon nga mga materyales nga adunay piho nga gawas. mga sukod.
Ang prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka kristal nga hurno mao ang pisikal nga proseso sa polycrystalline silicon nga materyal nga recrystallizing sa usa ka kristal nga silikon nga materyal sa usa ka likido nga kahimtang.
Ang CZ single crystal furnace mahimong bahinon sa upat ka bahin: furnace body, mechanical transmission system, pagpainit ug temperatura control system, ug gas transmission system.
Ang hudno nga lawas naglakip sa usa ka hudno nga lungag, usa ka binhi nga kristal nga axis, usa ka quartz crucible, usa ka doping nga kutsara, usa ka liso nga kristal nga tabon, ug usa ka obserbasyon nga bintana.
Ang lungag sa hudno mao ang pagsiguro nga ang temperatura sa hudno parehas nga giapod-apod ug makawagtang sa init nga maayo; ang liso nga kristal nga shaft gigamit sa pagduso sa liso nga kristal sa paglihok pataas ug paubos ug pagtuyok; ang mga hugaw nga kinahanglan nga doping ibutang sa doping nga kutsara;
Ang liso nga kristal nga tabon mao ang pagpanalipod sa binhi nga kristal gikan sa kontaminasyon. Ang mekanikal nga sistema sa transmission kasagarang gigamit aron makontrol ang paglihok sa kristal nga binhi ug ang crucible.
Aron masiguro nga ang silicon nga solusyon dili ma-oxidized, ang vacuum degree sa hudno gikinahanglan nga taas kaayo, kasagaran ubos sa 5 Torr, ug ang kaputli sa dugang nga inert gas kinahanglan nga labaw sa 99.9999%.
Ang usa ka piraso sa usa ka kristal nga silicon nga adunay gusto nga kristal nga oryentasyon gigamit ingon usa ka kristal nga binhi aron motubo ang usa ka silicon ingot, ug ang gipatubo nga silicon ingot sama sa usa ka replika sa kristal nga binhi.
Ang mga kondisyon sa interface tali sa tinunaw nga silicon ug sa usa ka kristal nga silikon nga kristal nga binhi kinahanglan nga tukma nga kontrolon. Kini nga mga kondisyon nagsiguro nga ang nipis nga layer sa silicon tukma nga makakopya sa istruktura sa binhi nga kristal ug sa kadugayan motubo ngadto sa usa ka dako nga kristal nga silicon ingot.
2.2 Zone Melting Method ug Zone Melting Single Crystal Furnace
Ang float zone method (FZ) naghimo og usa ka kristal nga silicon ingot nga adunay ubos kaayo nga oxygen content. Ang paagi sa float zone naugmad sa 1950s ug makahimo sa labing puro nga single crystal silicon hangtod karon.
Ang zone melting single crystal furnace nagtumong sa usa ka hudno nga naggamit sa prinsipyo sa zone melting aron makahimo og usa ka pig-ot nga melting zone sa polycrystalline rod pinaagi sa taas nga temperatura nga pig-ot nga closed area sa polycrystalline rod furnace body sa taas nga vacuum o talagsaon nga quartz tube gas pagpanalipod sa palibot.
Usa ka kagamitan sa proseso nga nagpalihok sa usa ka polycrystalline rod o usa ka furnace heating body aron ibalhin ang melting zone ug anam-anam nga i-kristal kini ngadto sa usa ka kristal nga rod.
Ang kinaiya sa pag-andam sa single crystal rods pinaagi sa zone melting method mao nga ang kaputli sa polycrystalline rods mahimong mapalambo sa proseso sa crystallization ngadto sa single crystal rods, ug ang doping nga pagtubo sa rod materials mas uniporme.
Ang mga matang sa zone melting single crystal furnaces mahimong bahinon sa duha ka matang: floating zone melting single crystal furnaces nga nagsalig sa surface tension ug horizontal zone melting single crystal furnaces. Sa praktikal nga mga aplikasyon, ang zone melting single crystal furnaces sa kasagaran mosagop sa floating zone melting.
Ang zone nga natunaw sa usa ka kristal nga hurno makaandam sa taas nga kaputli nga low-oxygen nga single nga kristal nga silikon nga wala kinahanglana ang usa ka tunawan. Nag-una kini nga gigamit sa pag-andam sa high-resistivity (> 20kΩ·cm) nga single nga kristal nga silicon ug pagputli sa zone nga natunaw nga silicon. Kini nga mga produkto kasagarang gigamit sa paghimo sa mga discrete power device.
Ang zone nga nagtunaw sa usa ka kristal nga hurno naglangkob sa usa ka hurnohan nga hurnohan, usa ka taas nga baras ug usa ka ubos nga baras (mekanikal nga transmission nga bahin), usa ka kristal nga rod chuck, usa ka binhi nga kristal nga chuck, usa ka pagpainit coil (taas nga frequency generator), mga pantalan sa gas (vacuum port, gas inlet, upper gas outlet), ug uban pa.
Sa istruktura sa hurno sa hurnohan, gihan-ay ang makapabugnaw nga sirkulasyon sa tubig. Ang ubos nga tumoy sa ibabaw nga baras sa usa ka kristal nga hurno mao ang usa ka kristal nga rod chuck, nga gigamit sa pag-clamp sa usa ka polycrystalline rod; ang ibabaw nga tumoy sa ubos nga shaft usa ka seed crystal chuck, nga gigamit sa pag-clamp sa seed crystal.
Ang usa ka high-frequency nga suplay sa kuryente gihatag sa heating coil, ug usa ka pig-ot nga melting zone ang naporma sa polycrystalline rod sugod sa ubos nga tumoy. Sa samang higayon, ang ibabaw ug ubos nga mga wasay magtuyok ug mokanaog, aron ang melting zone ma-kristal sa usa ka kristal.
Ang mga bentaha sa zone nga nagtunaw sa usa ka kristal nga hurno mao nga dili lamang kini makapauswag sa kaputli sa giandam nga usa ka kristal, apan mahimo usab nga ang pagtubo sa doping sa sungkod nga mas uniporme, ug ang usa ka kristal nga sungkod mahimong maputli pinaagi sa daghang mga proseso.
Ang mga disadvantages sa zone melting single crystal furnace mao ang taas nga gasto sa proseso ug gamay nga diametro sa giandam nga single nga kristal. Sa pagkakaron, ang pinakataas nga diyametro sa usa ka kristal nga mahimong andamon mao ang 200mm.
Ang kinatibuk-ang gitas-on sa zone nga nagtunaw sa usa ka kristal nga hudno nga kagamitan medyo taas, ug ang stroke sa taas ug ubos nga mga wasay medyo taas, mao nga mas taas ang usa ka kristal nga mga rod mahimong motubo.
3. Pagproseso ug kagamitan sa wafer
Ang kristal nga sungkod kinahanglan nga moagi sa usa ka serye sa mga proseso aron maporma ang usa ka silicon substrate nga nagtagbo sa mga kinahanglanon sa paghimo sa semiconductor, nga mao ang usa ka wafer. Ang nag-unang proseso sa pagproseso mao ang:
Tumbling, cutting, slicing, wafer annealing, chamfering, grinding, polishing, paglimpyo ug packaging, etc.
3.1 Wafer Annealing
Sa proseso sa paghimo sa polycrystalline silicon ug Czochralski silicon, usa ka kristal nga silicon adunay oxygen. Sa usa ka temperatura, ang oksiheno sa usa ka kristal nga silicon modonar sa mga electron, ug ang oksiheno makabig ngadto sa mga donor sa oksiheno. Kini nga mga electron maghiusa sa mga hugaw sa silicon wafer ug makaapekto sa resistivity sa silicon wafer.
Annealing furnace: nagtumong sa usa ka hudno nga nagpataas sa temperatura sa hudno ngadto sa 1000-1200°C sa hydrogen o argon nga palibot. Pinaagi sa pagpainit ug pagpabugnaw, ang oksiheno duol sa nawong sa gipasinaw nga silicon nga wafer ma-volatilize ug makuha gikan sa ibabaw niini, hinungdan nga ang oksiheno mo-precipitate ug layer.
Pagproseso sa mga ekipo nga makatunaw sa mga micro defect sa ibabaw sa silicon wafers, makapamenos sa gidaghanon sa mga hugaw duol sa nawong sa silicon wafers, makapamenos sa mga depekto, ug makaporma og medyo limpyo nga lugar sa ibabaw sa silicon wafers.
Ang annealing furnace gitawag usab nga high-temperature furnace tungod sa taas nga temperatura niini. Gitawag usab sa industriya ang silicon wafer annealing process gettering.
Ang silicone wafer annealing furnace gibahin sa:
-Horizontal annealing hudno;
-Vertical annealing hudno;
- Paspas nga annealing furnace.
Ang nag-unang kalainan tali sa usa ka pinahigda nga annealing furnace ug usa ka vertical nga annealing furnace mao ang direksyon sa layout sa reaction chamber.
Ang reaction chamber sa horizontal annealing furnace kay horizontally structured, ug ang usa ka batch sa silicon wafers mahimong i-load sa reaction chamber sa annealing furnace para sa annealing sa samang higayon. Ang oras sa annealing kasagaran 20 ngadto sa 30 ka minuto, apan ang reaction chamber nanginahanglan ug mas taas nga oras sa pagpainit aron maabot ang temperatura nga gikinahanglan sa proseso sa annealing.
Ang proseso sa vertical annealing furnace nagsagop usab sa pamaagi sa dungan nga pagkarga sa usa ka batch sa silicon wafers ngadto sa reaction chamber sa annealing furnace para sa annealing treatment. Ang reaction chamber adunay vertical structure layout, nga nagtugot sa silicon wafers nga ibutang sa usa ka quartz boat sa horizontal state.
Sa samang higayon, tungod kay ang quartz boat mahimong mag-rotate sa kinatibuk-an sa reaction chamber, ang annealing temperature sa reaction chamber managsama, ang pag-apod-apod sa temperatura sa silicon wafer managsama, ug kini adunay maayo kaayo nga annealing uniformity nga mga kinaiya. Bisan pa, ang gasto sa proseso sa bertikal nga annealing furnace mas taas kaysa sa pinahigda nga annealing furnace.
Ang paspas nga annealing furnace naggamit sa usa ka halogen tungsten nga lampara aron direkta nga ipainit ang silicon wafer, nga makab-ot ang paspas nga pagpainit o pagpabugnaw sa usa ka halapad nga 1 hangtod 250 ° C / s. Ang pagpainit o pagpabugnaw kay mas paspas kay sa tradisyonal nga annealing furnace. Nagkinahanglan lang kini og pipila ka segundo aron mapainit ang temperatura sa reaction chamber ngadto sa labaw sa 1100°C.
———————————————————————————————————————————————— ——
Makahatag ang Semiceramga bahin sa graphite,humok/tig-a nga gibati,mga bahin sa silicon carbide, Mga bahin sa CVD silicon carbide, ugSiC / TaC adunay sapaw nga mga bahinnga adunay bug-os nga proseso sa semiconductor sa 30 ka adlaw.
Kung interesado ka sa mga produkto sa semiconductor sa ibabaw, palihug ayaw pagpanuko sa pagkontak kanamo sa unang higayon.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Panahon sa pag-post: Ago-26-2024