Wafers sinn d'Haaptrei Matière première fir d'Produktioun vun integréiert Circuiten, diskret semiconductor Apparater a Muecht Apparater. Méi wéi 90% vun integréierte Circuiten sinn op héich-Rengheet, héich-Qualitéit wafers gemaach.
Wafer Virbereedungsausrüstung bezitt sech op de Prozess fir reng polykristallin Siliziummaterialien zu Silizium Eenkristall Staangmaterialien mat engem gewëssen Duerchmiesser a Längt ze maachen, an dann d'Silisium Eenkristall Staangmaterialien un eng Serie vu mechanescher Veraarbechtung, chemescher Behandlung an aner Prozesser ënnerwerfen.
Ausrüstung déi Siliziumwafer oder epitaxial Siliziumwafer fabrizéiert déi bestëmmte geometresch Genauegkeet an Uewerflächequalitéit Ufuerderunge erfëllen an de erfuerderleche Siliziumsubstrat fir Chipfabrikatioun ubitt.
Den typesche Prozessfloss fir Siliziumwafere mat engem Duerchmiesser vu manner wéi 200 mm ze preparéieren ass:
Eenkristallwachstum → Ofkierzung → Äusseren Duerchmiesser Walzen → Schnëtt → Schleifen → Schleifen → Ätzen → Gettering → Polieren → Botzen → Epitaxie → Verpakung, etc.
Den Haaptprozessflow fir d'Virbereedung vu Siliziumwaferen mat engem Duerchmiesser vun 300 mm ass wéi follegt:
Eenkristallwachstum → Ofkierzung → Äusseren Duerchmiesser Walzen → Schnëtt → Schleifen → Surface Schleifen → Ätzen → Kantepoléieren → Duebelsäiteg poléieren → Eensäiteg poléieren → Endreinigung → Epitaxie / Glühwäin → Verpackung, etc.
1.Silicon Material
Silizium ass en Hallefleitmaterial well et 4 Valenzelektronen huet an an der Grupp IVA vum Periodeschen Dësch zesumme mat aneren Elementer ass.
D'Zuel vun de Valenzelektronen am Silizium placéiert et direkt tëscht engem gudden Dirigent (1 Valenzelektron) an engem Isolator (8 Valenzelektronen).
Pure Silizium gëtt net an der Natur fonnt a muss extrahéiert a gereinegt ginn fir et reng genuch fir d'Fabrikatioun ze maachen. Et gëtt normalerweis a Silica (Siliciumoxid oder SiO2) an aner Silikater fonnt.
Aner Forme vu SiO2 enthalen Glas, faarweg Kristall, Quarz, Agat a Katzenaug.
Dat éischt Material dat als Halbleiter benotzt gouf war Germanium an den 1940er an Ufank 1950er, awer et gouf séier duerch Silizium ersat.
Silicon gouf als Haapthalbleitermaterial aus véier Haaptgrënn gewielt:
Iwwerfloss vu Silicon Materialien: Silizium ass dat zweet am heefegste Element op der Äerd, dat 25% vun der Äerdkrust ausmécht.
De méi héije Schmelzpunkt vum Siliziummaterial erlaabt eng méi breet Prozesstoleranz: de Schmelzpunkt vum Silizium bei 1412°C ass vill méi héich wéi de Schmelzpunkt vum Germanium bei 937°C. De méi héije Schmelzpunkt erlaabt Silizium héich Temperaturprozesser ze widderstoen.
Siliziummaterialien hunn e méi breet Operatiounstemperaturberäich;
Natierlech Wuesstum vu Siliziumoxid (SiO2): SiO2 ass e qualitativ héichwäertegt, stabilt elektrescht Isoléiermaterial a wierkt als eng exzellent chemesch Barrière fir Silizium virun externer Kontaminatioun ze schützen. Elektresch Stabilitéit ass wichteg fir Leckage tëscht ugrenzend Dirigenten an integréierte Circuiten ze vermeiden. D'Fäegkeet fir stabil dënn Schichten vu SiO2 Material ze wuessen ass fundamental fir d'Fabrikatioun vun High-Performance Metal-Oxid Halbleiter (MOS-FET) Geräter. SiO2 huet ähnlech mechanesch Eegeschafte wéi Silizium, wat d'Héichtemperaturveraarbechtung erlaabt ouni exzessiv Siliziumwafer Warping.
2.Wafer Virbereedung
Semiconductor Wafere ginn aus bulk Hallefleitmaterialien geschnidden. Dëst Hallefleitmaterial gëtt eng Kristallstab genannt, déi aus engem grousse Block vu polykristallinem an ongedopten intrinsesche Material ugebaut gëtt.
D'Transformatioun vun engem polykristalline Block an e groussen eenzege Kristall an et déi richteg Kristallorientéierung an entspriechend Betrag vun N-Typ oder P-Typ Doping gëtt Kristallwachstum genannt.
Déi meescht üblech Technologien fir d'Produktioun vun eenzel Kristallsilisium Ingots fir Siliziumwafer Virbereedung sinn d'Czochralski Method an d'Zone Schmelzmethod.
2.1 Czochralski Method an Czochralski Eenkristalluewen
D'Czochralski (CZ) Method, och bekannt als d'Czochralski (CZ) Method, bezitt sech op de Prozess vun der Ëmwandlung vun geschmoltenem Halbleiter-Grad Siliziumflëssegkeet an zolidd Eenkristall Silizium Ingots mat der korrekter Kristallorientéierung an dotéiert an N-Typ oder P- Typ.
De Moment gi méi wéi 85% vum Eenkristallsilizium mat der Czochralski Method ugebaut.
E Czochralski Eenkristallofen bezitt sech op eng Prozessausrüstung déi héichreineg Polysilisiummaterialien a Flëssegkeet schmëlzt andeems se an engem zouenen Héichvakuum oder Seltengas (oder Inertgas) Schutzëmfeld erhëtzen, an se dann ëmkristalliséieren fir eenzel Kristall Siliziummaterialien mat bestëmmten externen Materialien ze bilden Dimensiounen.
Den Aarbechtsprinzip vum Eenkristalluewen ass de physikalesche Prozess vu polykristallinem Siliziummaterial, dat an eent Kristallsilisiummaterial an engem flëssege Staat ëmkristalliséiert gëtt.
D'CZ Eenkristall Schmelzhäre kann a véier Deeler ënnerdeelt ginn: Schmelzhäre Kierper, mechanesch Transmissioun System, Heizung an Temperatur Kontroll System, a Gas Transmissioun System.
Den Ofenkierper enthält en Uewenhuelraum, eng Keimkristallachs, e Quarz-Kräiz, en Dopinglöffel, e Keimkristalldeckel an eng Observatiounsfenster.
D'Uewe Kavitéit ass fir ze garantéieren datt d'Temperatur am Uewen gleichméisseg verdeelt ass an d'Hëtzt gutt ausléise kann; de Som Kristallshaft gëtt benotzt fir de Som Kristall ze fueren fir op an erof a rotéieren; d'Gëftstoffer, déi dotéiert musse ginn, ginn an den Dopingläffel geluecht;
De Somkristalldeckel ass fir de Somkristall vu Kontaminatioun ze schützen. De mechanesche Iwwerdroungssystem gëtt haaptsächlech benotzt fir d'Bewegung vum Somkristall an der Krees ze kontrolléieren.
Fir sécherzestellen datt d'Silisiumléisung net oxidéiert gëtt, muss de Vakuumgrad am Uewen ganz héich sinn, allgemeng ënner 5 Torr, an d'Rengheet vum addéierten Inertgas muss iwwer 99,9999% sinn.
E Stéck Eenkristall Silizium mat der gewënschter Kristallorientéierung gëtt als Som Kristall benotzt fir e Silizium Ingot ze wuessen, an de erwuessene Silizium Ingot ass wéi eng Replika vum Som Kristall.
D'Konditiounen op der Interface tëscht dem geschmollte Silizium an dem Eenkristallen Silizium Somkristall musse präzis kontrolléiert ginn. Dës Konditioune suergen datt déi dënn Schicht Silizium d'Struktur vum Somkristall präzis replizéiere kann a schliisslech zu engem groussen eenzege Kristall Silizium Ingot wuessen.
2.2 Zone Schmelze Method an Zone Schmelze Single Crystal Uewen
D'Float Zone Method (FZ) produzéiert eenzel Kristall Silizium Ingots mat ganz nidderegen Sauerstoffgehalt. D'Float Zone Method gouf an den 1950er Joren entwéckelt a ka bis haut de pursten Eenkristallsilizium produzéieren.
D'Zone Schmelze Eenkristalluewe bezitt sech op en Uewen, deen de Prinzip vun der Zone Schmelz benotzt fir eng schmuel Schmelzzon an der polykristalliner Stab duerch eng héich-Temperatur schmuel zougemaach Gebitt vum polycrystalline Staangofenkierper an engem héije Vakuum oder rare Quarzröhregas ze produzéieren Schutz Ëmfeld.
Eng Prozessausrüstung déi eng polykristallin Staang oder en Uewenheizkierper bewegt fir d'Schmelzzon ze beweegen an et graduell an eng eenzeg Kristallstab ze kristalliséieren.
D'Charakteristik vun der Virbereedung vun eenzel Kristallstäben duerch Zone Schmelzmethod ass datt d'Rengheet vu polykristalline Staang am Prozess vun der Kristalliséierung an eenzel Kristallstäben verbessert ka ginn, an den Dopingwuesstum vu Staangmaterialien ass méi eenheetlech.
D'Zorte vun Zone Schmelzen Eenkristall Schmelzhäre kënnen an zwou Zorte opgedeelt ginn: Schwämm Zone Schmelzen Eenkristall Schmelzen déi op Uewerflächespannung vertrauen an horizontal Zone Schmelzen Single Kristall Schmelzen. A prakteschen Uwendungen adoptéieren d'Zone Schmelzen Eenkristalluewen allgemeng schwiewend Zone Schmelzen.
D'Zone Schmelze Eenkristalluewe kann héich-Rengheet niddereg-Sauerstoff Single-Kristall Silizium virbereeden ouni de Besoin fir eng Crèche. Et gëtt haaptsächlech benotzt fir Héichresistivitéit (> 20kΩ · cm) Eenkristall Silizium ze preparéieren an Zone Schmelz Silizium ze purifizéieren. Dës Produkter sinn haaptsächlech an der Fabrikatioun vun diskret Muecht Apparater benotzt.
D'Zone Schmelze Eenkristallofen besteet aus enger Schmelzkammer, engem ieweschte Schaft an engem ënneschte Schaft (mechanesch Transmissiounsdeel), e Kristallstab Chuck, e Som Kristall Chuck, eng Heizspiral (Héichfrequenz Generator), Gas Ports (Vakuum Hafen, Gas Inlet, ieweschte Gas Outlet), etc.
An der Schmelzkammer Struktur ass d'Kühlwasserzirkulatioun arrangéiert. Den ënneschten Enn vun der ieweschter Schaft vum eenzegen Kristallofen ass e Kristallstab Chuck, dee benotzt gëtt fir eng polykristallin Staang ze klemmen; den ieweschten Enn vun der ënneschter Schaft ass e Somkristallchuck, dee benotzt gëtt fir de Somkristall ze klemmen.
Eng Héichfrequenz Energieversuergung gëtt op d'Heizspiral geliwwert, an eng schmuel Schmelzzon gëtt an der polykristalliner Staang geformt, déi vum ënneschten Enn beginn. Zur selwechter Zäit rotéieren an erofgoen déi iewescht an déi ënnescht Achs, sou datt d'Schmelzzon an een eenzegen Kristall kristalliséiert gëtt.
D'Virdeeler vun der Zone Schmelze Single Kristallsglas produzéiert Schmelzhäre sinn, datt et net nëmmen d'Rengheet vun der preparéiert Single Kristallsglas produzéiert verbesseren kann, mä och de Staang Doping Wuesstem méi eenheetlech maachen, an der Single Kristallsglas produzéiert Staang duerch MÉI Prozesser gereinegt ginn.
D'Nodeeler vun der Zone Schmelze Single Kristallsglas produzéiert Schmelzhäre sinn héich Prozess Käschten a klengen Duerchmiesser vun der preparéiert Single Kristallsglas produzéiert. Momentan ass de maximalen Duerchmiesser vum Eenkristall dee virbereet ka ginn 200mm.
D'allgemeng Héicht vun der Zone Schmelz Single Kristallsglas produzéiert Schmelzhäre Ausrüstung ass relativ héich, an de Schlag vun der ieweschter an ënneschten Axen ass relativ laang, sou laang Single Kristallsglas produzéiert Staang kann ugebaut ginn.
3. Wafer Veraarbechtung an Ausrüstung
De Kristallstab muss duerch eng Serie vu Prozesser goen fir e Siliziumsubstrat ze bilden deen den Ufuerderunge vun der Hallefleitfabrikatioun entsprécht, nämlech e Wafer. De Basisprozess vun der Veraarbechtung ass:
Trommelen, schneiden, schneiden, wafer-annealing, chamfering, schleifen, poléieren, botzen a packen, asw.
3.1 Wafer Annealing
Am Prozess vun der Fabrikatioun vu polykristallinem Silizium a Czochralski Silizium enthält eenzeg Kristall Silizium Sauerstoff. Bei enger bestëmmter Temperatur gëtt de Sauerstoff am Eenkristallsilizium Elektronen spenden, an de Sauerstoff gëtt an Sauerstoffdonoren ëmgewandelt. Dës Elektrone kombinéiere mat Gëftstoffer an der Siliziumwafer an beaflossen d'Resistivitéit vum Siliziumwafer.
Annealing Uewen: bezitt sech op en Uewen deen d'Temperatur am Uewen op 1000-1200 ° C an engem Waasserstoff oder Argon Ëmfeld erhéicht. Andeems Dir waarm a killt, gëtt de Sauerstoff no bei der Uewerfläch vum poléierte Siliziumwafer verflüchtegt a vu senger Uewerfläch geläscht, wouduerch de Sauerstoff ausfällt a Schicht.
Prozessausrüstung, déi Mikrofehler op der Uewerfläch vu Siliziumwaferen opléist, reduzéiert d'Quantitéit vun Gëftstoffer no bei der Uewerfläch vu Siliziumwafers, reduzéiert Mängel a bildt e relativ proppert Gebitt op der Uewerfläch vu Siliziumwafers.
Den Glühwäin gëtt och en Héichtemperaturofen genannt wéinst senger héijer Temperatur. D'Industrie nennt och de Siliziumwafer-annealingprozess Gettering.
Silicon wafer annealing Uewen ass ënnerdeelt an:
- Horizontal annealing Uewen;
- Vertikal Glühwäin;
- Rapid annealing Uewen.
Den Haaptunterschied tëscht engem horizontalen Glühungsofen an engem vertikale Glühungsofen ass d'Layoutrichtung vun der Reaktiounskammer.
D'Reaktiounskammer vum horizontalen Glühungsofen ass horizontal strukturéiert, an eng Partie Siliziumwafere kënnen an d'Reaktiounskammer vum Glühungsofen geluede ginn fir zur selwechter Zäit ze Glühwäin. D'Annealungszäit ass normalerweis 20 bis 30 Minutten, awer d'Reaktiounskammer brauch eng méi laang Heizzäit fir d'Temperatur z'erreechen, déi vum Glühungsprozess erfuerderlech ass.
De Prozess vum vertikalen Glühungsofen adoptéiert och d'Method fir gläichzäiteg eng Partie Siliziumwaferen an d'Reaktiounskammer vum Glühungsofen fir d'Glühungsbehandlung ze lueden. D'Reaktiounskammer huet e vertikale Struktur Layout, wat et erlaabt datt d'Siliconwafer an engem Quarzboot an engem horizontalen Zoustand plazéiert ginn.
Zur selwechter Zäit, well de Quarzboot als Ganzt an der Reaktiounskammer rotéiere kann, ass d'Annealtemperatur vun der Reaktiounskammer uniform, d'Temperaturverdeelung op der Siliziumwafer ass eenheetlech, an et huet exzellent Glühungsuniformitéitseigenschaften. Wéi och ëmmer, d'Prozesskäschte vum vertikalen Glühungsofen si méi héich wéi déi vum horizontalen Glühungsofen.
D'rapid annealing Schmelzhäre benotzt eng halogen Wolfram Lampe direkt der Silicon wafer ze Hëtzt, déi séier Heizung oder Ofkillung an enger breet Palette vun 1 ze 250 ° C / s erreechen kann. D'Heizung oder d'Ofkillungsquote ass méi séier wéi dee vun engem traditionelle Glühwäin. Et dauert just e puer Sekonnen fir d'Reaktiounskammertemperatur op iwwer 1100°C ze erhëtzen.
———————————————————————————————————————————————— ---
Semicera kann ubiddengraphite Deeler,mëll / steiwe Filz,Siliziumkarbid Deeler, CVD Siliziumkarbid Deeler,an anSiC / TaC Beschichtete Deelermat vollem Halbleiterprozess an 30 Deeg.
Wann Dir un den uewe genannten Halbleiterprodukter interesséiert sidd, zéckt net fir eis déi éischte Kéier ze kontaktéieren.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Post Zäit: Aug-26-2024