Vaflilər inteqral sxemlərin, diskret yarımkeçirici cihazların və güc cihazlarının istehsalı üçün əsas xammaldır. İnteqral sxemlərin 90%-dən çoxu yüksək təmiz, yüksək keyfiyyətli vaflilərdə hazırlanır.
Gofret hazırlama avadanlığı təmiz polikristal silikon materialların müəyyən diametr və uzunluqda silikon tək kristal çubuq materiallarına çevrilməsi və sonra silikon tək kristal çubuq materiallarının bir sıra mexaniki emal, kimyəvi emal və digər proseslərə məruz qalması prosesinə aiddir.
Müəyyən həndəsi dəqiqlik və səth keyfiyyəti tələblərinə cavab verən və çip istehsalı üçün tələb olunan silikon substratı təmin edən silikon vafli və ya epitaksial silikon vafli istehsal edən avadanlıq.
Diametri 200 mm-dən az olan silikon vaflilərin hazırlanması üçün tipik proses axını:
Tək kristal artımı → kəsilmə → xarici diametrli yuvarlanma → dilimləmə → paxlama → daşlama → aşındırma → alma → cilalama → təmizləmə → epitaksiya → qablaşdırma və s.
300 mm diametrli silikon vaflilərin hazırlanması üçün əsas proses axını aşağıdakı kimidir:
Tək kristal artımı → kəsilmə → xarici diametrli yuvarlanma → dilimləmə → paxlama → səthin daşlama → aşındırma → kənar cilalama → ikitərəfli cilalama → tək tərəfli cilalama → son təmizləmə → epitaksiya/tavlama → qablaşdırma və s.
1. Silikon material
Silikon yarımkeçirici materialdır, çünki 4 valent elektrona malikdir və digər elementlərlə birlikdə dövri cədvəlin IVA qrupundadır.
Silikondakı valent elektronların sayı onu yaxşı keçirici (1 valent elektron) və izolyator (8 valent elektron) arasında yerləşdirir.
Təmiz silikon təbiətdə tapılmır və onu istehsal üçün kifayət qədər təmiz etmək üçün çıxarılmalı və təmizlənməlidir. Adətən silisium oksidi (silikon oksid və ya SiO2) və digər silikatlarda olur.
SiO2-nin digər formalarına şüşə, rəngsiz kristal, kvars, əqiq və pişik gözü daxildir.
Yarımkeçirici kimi istifadə edilən ilk material 1940-cı illərdə və 1950-ci illərin əvvəllərində germanium idi, lakin tez bir zamanda silikonla əvəz olundu.
Silikon dörd əsas səbəbə görə əsas yarımkeçirici material kimi seçildi:
Silikon Materialların Bolluğu: Silikon Yer qabığının 25%-ni təşkil edən, Yer kürəsində ən çox yayılmış ikinci elementdir.
Silikon materialın daha yüksək ərimə nöqtəsi daha geniş proses tolerantlığına imkan verir: 1412°C-də silisiumun ərimə nöqtəsi germaniumun 937°C-də ərimə nöqtəsindən xeyli yüksəkdir. Daha yüksək ərimə nöqtəsi silisiumun yüksək temperatur proseslərinə tab gətirməsinə imkan verir.
Silikon materiallar daha geniş işləmə temperaturu diapazonuna malikdir;
Silikon oksidin təbii artımı (SiO2): SiO2 yüksək keyfiyyətli, dayanıqlı elektrik izolyasiya materialıdır və silikonu xarici çirklənmədən qorumaq üçün əla kimyəvi maneə rolunu oynayır. İnteqral sxemlərdə bitişik keçiricilər arasında sızmanın qarşısını almaq üçün elektrik sabitliyi vacibdir. SiO2 materialının sabit nazik təbəqələrini yetişdirmək qabiliyyəti yüksək performanslı metal oksid yarımkeçirici (MOS-FET) cihazlarının istehsalı üçün əsasdır. SiO2 silikonla oxşar mexaniki xassələrə malikdir və həddindən artıq silikon vafli əyilmə olmadan yüksək temperaturda emal etməyə imkan verir.
2. Vafli hazırlanması
Yarımkeçirici vaflilər toplu yarımkeçirici materiallardan kəsilir. Bu yarımkeçirici materiala kristal çubuq deyilir, böyük bir polikristal blokundan və əlavə edilməmiş daxili materialdan yetişdirilir.
Polikristal blokun böyük monokristala çevrilməsi və ona düzgün kristal oriyentasiyası və müvafiq miqdarda N-tipli və ya P-tipli dopinq verilməsi kristal böyüməsi adlanır.
Silikon vafli hazırlamaq üçün monokristal silisium külçələrinin istehsalı üçün ən çox yayılmış texnologiyalar Czochralski üsulu və zona ərimə üsuludur.
2.1 Czochralski üsulu və Czochralski monokristal sobası
Czochralski (CZ) üsulu, həmçinin Czochralski (CZ) metodu kimi tanınan, ərimiş yarımkeçirici dərəcəli silikon mayenin düzgün kristal oriyentasiyası olan və N-tipinə və ya P-yə qatqılı bərk monokristal silisium külçələrinə çevrilməsi prosesinə aiddir. növü.
Hazırda monokristal silisiumunun 85%-dən çoxu Czochralski üsulu ilə yetişdirilir.
Czochralski monokristal sobası yüksək təmizlikli polisilikon materiallarını qapalı yüksək vakuumda və ya nadir qazdan (və ya inert qazdan) qoruyucu mühitdə qızdırmaqla maye halına gətirən və sonra onları müəyyən xarici elementlərlə tək kristal silisium materialları yaratmaq üçün yenidən kristallaşdıran texnoloji avadanlıqlara aiddir. ölçüləri.
Təkkristal sobasının iş prinsipi polikristal silikon materialının maye vəziyyətdə tək kristal silisium materialına yenidən kristallaşmasının fiziki prosesidir.
CZ monokristal sobası dörd hissəyə bölünə bilər: soba gövdəsi, mexaniki ötürmə sistemi, istilik və temperatura nəzarət sistemi və qaz ötürmə sistemi.
Ocağın gövdəsinə soba boşluğu, toxum büllur oxu, kvars qabı, dopinq qaşığı, toxum kristal örtüyü və müşahidə pəncərəsi daxildir.
Fırın boşluğu sobada temperaturun bərabər paylanmasını və istiliyi yaxşı dağıta bilməsini təmin etməkdir; toxum kristal şaftı toxum kristalını yuxarı və aşağı hərəkət etmək və fırlatmaq üçün idarə etmək üçün istifadə olunur; dopinq edilməsi lazım olan çirklər dopinq qaşığına yerləşdirilir;
Toxum kristal örtüyü toxum kristalını çirklənmədən qorumaq üçündür. Mexanik ötürmə sistemi əsasən toxum kristalının və tigenin hərəkətini idarə etmək üçün istifadə olunur.
Silikon məhlulunun oksidləşməməsini təmin etmək üçün sobada vakuum dərəcəsinin çox yüksək, ümumiyyətlə 5 Torr-dan aşağı olması və əlavə edilmiş inert qazın təmizliyinin 99,9999% -dən yuxarı olması tələb olunur.
İstənilən kristal oriyentasiyaya malik bir kristal silisium parçası, bir silikon külçə yetişdirmək üçün toxum kristalı kimi istifadə olunur və yetişdirilmiş silikon külçə toxum kristalının replikası kimidir.
Ərinmiş silisium və tək kristal silisium toxumu kristalı arasındakı interfeysdəki şərtlərə dəqiq nəzarət edilməlidir. Bu şərtlər nazik silikon təbəqəsinin toxum kristalının strukturunu dəqiq surətdə təkrarlaya bilməsini və nəticədə böyük tək kristal silisium külçəsinə çevrilməsini təmin edir.
2.2 Zona əritmə üsulu və zona əritmə tək kristal sobası
Üzmə zonası üsulu (FZ) çox aşağı oksigen tərkibli tək kristal silisium külçələri istehsal edir. Float zona metodu 1950-ci illərdə işlənib hazırlanmışdır və bu günə qədər ən təmiz monokristal silisium istehsal edə bilir.
Zona ərimə monokristal sobası yüksək vakuumda və ya nadir kvars boru qazında polikristal çubuq soba gövdəsinin yüksək temperaturlu dar qapalı sahəsi vasitəsilə polikristal çubuqda dar ərimə zonası yaratmaq üçün zona əriməsi prinsipindən istifadə edən sobaya aiddir. mühafizə mühiti.
Ərimə zonasını hərəkət etdirmək və onu tədricən tək kristal çubuqda kristallaşdırmaq üçün polikristal çubuq və ya soba qızdırıcı gövdəsini hərəkət etdirən texnoloji avadanlıq.
Zona ərimə üsulu ilə monokristal çubuqların hazırlanmasının xarakterik cəhəti ondan ibarətdir ki, monokristal çubuqlara kristallaşma prosesində polikristal çubuqların təmizliyi yaxşılaşdırıla bilər və çubuq materiallarının dopinq artımı daha vahiddir.
Zona ərimə monokristal sobalarının növləri iki növə bölünə bilər: səthi gərginliyə əsaslanan üzən zonalı ərimə monokristal sobaları və üfüqi zonalı ərimə monokristal sobaları. Praktik tətbiqlərdə, zona ərimə monokristal sobaları ümumiyyətlə üzən zona əriməsini qəbul edir.
Zona ərimə monokristal sobası potaya ehtiyac olmadan yüksək saflıqda aşağı oksigenli tək kristal silisium hazırlaya bilər. Əsasən yüksək müqavimətli (>20kΩ·sm) tək kristal silisium hazırlamaq və zona ərimə silikonunu təmizləmək üçün istifadə olunur. Bu məhsullar əsasən diskret güc qurğularının istehsalında istifadə olunur.
Zona ərimə monokristal sobası soba kamerasından, yuxarı şaftdan və aşağı valdan (mexaniki ötürmə hissəsi), kristal çubuq çubuqundan, toxum kristal çubuqundan, qızdırıcı bobindən (yüksək tezlikli generator), qaz portlarından (vakuum portu, qaz girişi, yuxarı qaz çıxışı) və s.
Fırın kamerasının strukturunda soyuducu suyun dövranı təşkil edilir. Tək kristal sobanın yuxarı şaftının aşağı ucu polikristal çubuqun sıxılması üçün istifadə olunan kristal çubuq çubuqudur; alt şaftın yuxarı ucu toxum kristalını sıxışdırmaq üçün istifadə olunan toxum kristal çubuqudur.
Isıtma batareyasına yüksək tezlikli enerji təchizatı verilir və aşağı ucundan başlayaraq polikristal çubuqda dar bir ərimə zonası meydana gəlir. Eyni zamanda, yuxarı və aşağı oxlar fırlanır və aşağı enir, beləliklə ərimə zonası tək kristala kristallaşır.
Zona ərimə tək kristal sobasının üstünlükləri ondan ibarətdir ki, o, yalnız hazırlanmış tək kristalın saflığını yaxşılaşdırmaqla yanaşı, çubuq dopinq artımını daha vahid hala gətirə bilər və tək kristal çubuq bir çox proses vasitəsilə təmizlənə bilər.
Zona ərimə monokristal sobasının çatışmazlıqları yüksək proses xərcləri və hazırlanmış monokristalın kiçik diametridir. Hazırda hazırlana bilən monokristalın maksimal diametri 200 mm-dir.
Zona ərimə tək kristal soba avadanlıqlarının ümumi hündürlüyü nisbətən yüksəkdir və yuxarı və aşağı oxların vuruşu nisbətən uzundur, buna görə daha uzun tək kristal çubuqlar yetişdirilə bilər.
3. Vafli emalı və avadanlığı
Yarımkeçirici istehsalının tələblərinə cavab verən silikon substratı, yəni vafli yaratmaq üçün kristal çubuq bir sıra proseslərdən keçməlidir. Əsas emal prosesi belədir:
Tamburlama, kəsmə, dilimləmə, vafli tavlama, paxlama, üyütmə, cilalama, təmizləmə və qablaşdırma və s.
3.1 Gofretin tavlanması
Polikristal silisium və Czochralski silisiumunun istehsalı prosesində monokristal silikonun tərkibində oksigen var. Müəyyən bir temperaturda tək kristal silisiumdakı oksigen elektronlar verəcək və oksigen oksigen donorlarına çevriləcəkdir. Bu elektronlar silisium vaflisindəki çirklərlə birləşəcək və silikon vaflinin müqavimətinə təsir edəcək.
Tavlama sobası: hidrogen və ya arqon mühitində sobada temperaturu 1000-1200°C-ə qaldıran sobaya aiddir. Cilalanmış silikon vaflinin səthinə yaxın olan oksigen isti və soyudulmaqla uçuculaşır və onun səthindən çıxarılır, nəticədə oksigen çökür və təbəqələşir.
Silikon vaflilərin səthindəki mikro qüsurları həll edən, silikon vaflilərin səthinə yaxın çirklərin miqdarını azaldan, qüsurları azaldan və silikon vaflilərin səthində nisbətən təmiz sahə əmələ gətirən texnoloji avadanlıq.
Yuvlama sobası yüksək temperatura malik olduğu üçün yüksək temperaturlu soba da adlanır. Sənaye, həmçinin silikon vafli tavlama prosesini əldə etmə adlandırır.
Silikon vafli tavlama sobası aşağıdakılara bölünür:
-Üfüqi tavlama sobası;
- Şaquli tavlama sobası;
- Sürətli tavlama sobası.
Üfüqi tavlama sobası ilə şaquli tavlama sobası arasındakı əsas fərq reaksiya kamerasının düzülmə istiqamətidir.
Üfüqi tavlama sobasının reaksiya kamerası üfüqi quruluşa malikdir və eyni vaxtda yumşalma üçün yumşaldıcı sobanın reaksiya kamerasına silisium vafli partiyası yüklənə bilər. Yuvlama müddəti adətən 20-30 dəqiqədir, lakin reaksiya kamerasının tavlama prosesinin tələb etdiyi temperatura çatması üçün daha uzun isitmə vaxtı lazımdır.
Şaquli tavlama sobasının prosesi eyni vaxtda yumşalma müalicəsi üçün yumşaldıcı sobanın reaksiya kamerasına bir silisium vafli partiyasının yüklənməsi metodunu da qəbul edir. Reaksiya kamerası şaquli quruluş planına malikdir və bu, silikon vaflilərin üfüqi vəziyyətdə kvars qayığına yerləşdirilməsinə imkan verir.
Eyni zamanda, kvars qayığı reaksiya kamerasında bütövlükdə dönə bildiyindən, reaksiya kamerasının tavlama temperaturu vahiddir, silikon vaflidə temperatur paylanması vahiddir və əla yumşalma vahidlik xüsusiyyətlərinə malikdir. Bununla belə, şaquli tavlama sobasının proses dəyəri üfüqi tavlama sobasından daha yüksəkdir.
Sürətli tavlama sobası silikon vaflini birbaşa qızdırmaq üçün halogen volfram lampasından istifadə edir ki, bu da 1-dən 250°C/s-ə qədər geniş diapazonda sürətli isitmə və ya soyutma əldə edə bilir. Qızdırma və ya soyutma sürəti ənənəvi tavlama sobasından daha sürətlidir. Reaksiya kamerasının temperaturunu 1100°C-dən yuxarı qızdırmaq cəmi bir neçə saniyə çəkir.
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera təmin edə bilərqrafit hissələri,yumşaq/sərt hiss,silisium karbid hissələri, CVD silisium karbid hissələri, vəSiC/TaC örtüklü hissələr30 gün ərzində tam yarımkeçirici prosesi ilə.
Yuxarıdakı yarımkeçirici məhsullarla maraqlanırsınızsa, ilk dəfə bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Göndərmə vaxtı: 26 avqust 2024-cü il