Proses rinci pembuatan semikonduktor wafer silikon

640

Pertama, masukkan silikon polikristalin dan dopan ke dalam wadah kuarsa di tungku kristal tunggal, naikkan suhu hingga lebih dari 1000 derajat, dan dapatkan silikon polikristalin dalam keadaan cair.

640 (1)

Pertumbuhan ingot silikon adalah proses pembuatan silikon polikristalin menjadi silikon kristal tunggal. Setelah silikon polikristalin dipanaskan menjadi cairan, lingkungan termal dikontrol secara tepat untuk tumbuh menjadi kristal tunggal berkualitas tinggi.

Konsep terkait:
Pertumbuhan kristal tunggal:Setelah suhu larutan silikon polikristalin stabil, kristal benih diturunkan secara perlahan ke dalam lelehan silikon (kristal benih juga akan meleleh dalam lelehan silikon), kemudian kristal benih diangkat dengan kecepatan tertentu untuk penyemaian. proses. Kemudian, dislokasi yang dihasilkan selama proses penyemaian dihilangkan melalui operasi necking. Ketika leher menyusut hingga cukup panjang, diameter silikon kristal tunggal diperbesar ke nilai target dengan menyesuaikan kecepatan tarikan dan suhu, dan kemudian diameter yang sama dipertahankan agar tumbuh hingga panjang target. Terakhir, untuk mencegah dislokasi memanjang ke belakang, ingot kristal tunggal diselesaikan untuk mendapatkan ingot kristal tunggal yang sudah jadi, dan kemudian dikeluarkan setelah suhu didinginkan.

Metode pembuatan silikon kristal tunggal:metode CZ dan metode FZ. Metode CZ disingkat dengan metode CZ. Karakteristik metode CZ adalah dirangkum dalam sistem termal silinder lurus, menggunakan pemanasan tahan grafit untuk melelehkan silikon polikristalin dalam wadah kuarsa dengan kemurnian tinggi, dan kemudian memasukkan kristal benih ke dalam permukaan lelehan untuk pengelasan, sedangkan memutar kristal benih, dan kemudian membalikkan wadah. Kristal benih perlahan-lahan terangkat ke atas, dan setelah proses penyemaian, pembesaran, rotasi bahu, pertumbuhan diameter yang sama, dan tailing, diperoleh silikon kristal tunggal.

Metode peleburan zona adalah metode yang menggunakan ingot polikristalin untuk melelehkan dan mengkristalkan kristal semikonduktor di berbagai area. Energi panas digunakan untuk menghasilkan zona leleh di salah satu ujung batang semikonduktor, dan kemudian kristal benih kristal tunggal dilas. Suhu disesuaikan untuk membuat zona leleh perlahan berpindah ke ujung batang yang lain, dan melalui seluruh batang, satu kristal ditumbuhkan, dan orientasi kristal sama dengan kristal benih. Metode peleburan zona dibagi menjadi dua jenis: metode peleburan zona horizontal dan metode peleburan zona suspensi vertikal. Yang pertama terutama digunakan untuk pemurnian dan pertumbuhan kristal tunggal bahan seperti germanium dan GaAs. Yang terakhir adalah dengan menggunakan kumparan frekuensi tinggi di atmosfer atau tungku vakum untuk menghasilkan zona cair pada kontak antara kristal benih kristal tunggal dan batang silikon polikristalin yang tergantung di atasnya, dan kemudian memindahkan zona cair ke atas untuk menumbuhkan satu kristal.

Sekitar 85% wafer silikon diproduksi dengan metode Czochralski, dan 15% wafer silikon diproduksi dengan metode peleburan zona. Menurut penerapannya, silikon kristal tunggal yang ditanam dengan metode Czochralski terutama digunakan untuk memproduksi komponen sirkuit terpadu, sedangkan silikon kristal tunggal yang ditanam dengan metode peleburan zona terutama digunakan untuk semikonduktor daya. Metode Czochralski memiliki proses yang matang dan lebih mudah untuk menumbuhkan silikon kristal tunggal berdiameter besar; metode peleburan zona leleh tidak menyentuh wadah, tidak mudah terkontaminasi, memiliki kemurnian lebih tinggi, dan cocok untuk produksi perangkat elektronik berdaya tinggi, tetapi lebih sulit untuk menumbuhkan silikon kristal tunggal berdiameter besar, dan umumnya hanya digunakan untuk diameter 8 inci atau kurang. Video tersebut menunjukkan metode Czochralski.

640 (2)

Karena sulitnya mengontrol diameter batang silikon kristal tunggal pada proses penarikan kristal tunggal, maka diperoleh batang silikon dengan diameter standar, seperti 6 inci, 8 inci, 12 inci, dll. kristal, diameter ingot silikon akan digulung dan digiling. Permukaan batang silikon setelah digulung halus dan kesalahan ukurannya lebih kecil.

640 (3)

Dengan menggunakan teknologi pemotongan kawat yang canggih, ingot kristal tunggal dipotong menjadi wafer silikon dengan ketebalan yang sesuai melalui peralatan pengiris.

640 (4)

Karena ketebalan wafer silikon yang kecil, tepi wafer silikon setelah dipotong sangat tajam. Tujuan dari penggilingan tepi adalah untuk membentuk tepi yang halus dan tidak mudah pecah pada pembuatan chip di kemudian hari.

640 (6)

LAPPING adalah menambahkan wafer di antara pelat pilihan berat dan pelat kristal bawah, dan memberikan tekanan serta memutar dengan bahan abrasif untuk membuat wafer menjadi rata.

640 (5)

Etsa adalah proses untuk menghilangkan kerusakan permukaan wafer, dan lapisan permukaan yang rusak akibat proses fisik dilarutkan dengan larutan kimia.

640 (8)

Penggilingan dua sisi adalah proses untuk membuat wafer menjadi lebih rata dan menghilangkan tonjolan kecil di permukaan.

640 (7)

RTP adalah proses memanaskan wafer dengan cepat dalam beberapa detik, sehingga cacat internal wafer menjadi seragam, pengotor logam ditekan, dan pengoperasian semikonduktor yang tidak normal dapat dicegah.

640 (11)

Pemolesan adalah proses yang memastikan kehalusan permukaan melalui pemesinan presisi permukaan. Penggunaan bubur pemoles dan kain pemoles, dikombinasikan dengan suhu, tekanan, dan kecepatan putaran yang sesuai, dapat menghilangkan lapisan kerusakan mekanis yang ditinggalkan oleh proses sebelumnya dan memperoleh wafer silikon dengan kerataan permukaan yang sangat baik.

640 (9)

Tujuan pembersihan adalah untuk menghilangkan bahan organik, partikel, logam, dll yang tersisa pada permukaan wafer silikon setelah pemolesan, sehingga menjamin kebersihan permukaan wafer silikon dan memenuhi persyaratan kualitas proses selanjutnya.

640 (10)

Penguji kerataan & resistivitas mendeteksi wafer silikon setelah pemolesan dan pembersihan untuk memastikan bahwa ketebalan, kerataan, kerataan lokal, kelengkungan, kelengkungan, resistivitas, dll. dari wafer silikon yang dipoles memenuhi kebutuhan pelanggan.

640 (12)

PENGHITUNGAN PARTIKEL adalah proses untuk memeriksa permukaan wafer secara tepat, dan cacat serta kuantitas permukaan ditentukan dengan hamburan laser.

640 (14)

EPI GROWING adalah proses menumbuhkan film kristal tunggal silikon berkualitas tinggi pada wafer silikon yang dipoles dengan deposisi kimia fase uap.

Konsep terkait:Pertumbuhan epitaksi: mengacu pada pertumbuhan lapisan kristal tunggal dengan persyaratan tertentu dan orientasi kristal yang sama dengan substrat pada substrat kristal tunggal (substrat), seperti kristal asli yang memanjang ke luar untuk suatu bagian. Teknologi pertumbuhan epitaksi dikembangkan pada akhir tahun 1950an dan awal tahun 1960an. Pada saat itu, untuk memproduksi perangkat berfrekuensi tinggi dan berdaya tinggi, resistansi seri kolektor perlu dikurangi, dan materialnya harus tahan terhadap tegangan tinggi dan arus tinggi, sehingga perlu dibuat kawat tipis berkekuatan tinggi. lapisan epitaksi resistensi pada substrat resistansi rendah. Lapisan kristal tunggal baru yang ditanam secara epitaksi dapat berbeda dari substrat dalam hal jenis konduktivitas, resistivitas, dll., dan kristal tunggal multi-lapis dengan ketebalan dan persyaratan berbeda juga dapat ditanam, sehingga sangat meningkatkan fleksibilitas desain perangkat dan kinerja perangkat.

640 (13)

Pengemasan adalah pengemasan produk akhir yang berkualitas.


Waktu posting: 05-November-2024