Облатне су главна сировина за производњу интегрисаних кола, дискретних полупроводничких уређаја и енергетских уређаја. Више од 90% интегрисаних кола је направљено на висококвалитетним плочицама високе чистоће.
Опрема за припрему вафла односи се на процес прављења чистих поликристалних силицијумских материјала у силицијумске монокристалне шипке одређеног пречника и дужине, а затим подвргавање материјала силицијумских монокристалних шипки низу механичке обраде, хемијског третмана и других процеса.
Опрема која производи силицијумске плочице или епитаксијалне силиконске плочице које испуњавају одређене захтеве за геометријску тачност и квалитет површине и обезбеђује потребну силицијумску подлогу за производњу чипова.
Типичан ток процеса за припрему силицијумских плочица пречника мањег од 200 мм је:
Раст појединачних кристала → сечење → ваљање спољашњег пречника → сечење → искошење → брушење → гравирање → добијање → полирање → чишћење → епитаксија → паковање, итд.
Главни ток процеса за припрему силицијумских плочица пречника 300 мм је следећи:
Раст једног кристала → сечење → ваљање спољашњег пречника → сечење → искошење → површинско брушење → једкање → полирање ивица → двострано полирање → једнострано полирање → завршно чишћење → епитаксија/жарење → паковање итд.
1.Силицијумски материјал
Силицијум је полупроводнички материјал јер има 4 валентна електрона и налази се у групи ИВА периодног система заједно са осталим елементима.
Број валентних електрона у силицијуму поставља га тачно између доброг проводника (1 валентни електрон) и изолатора (8 валентних електрона).
Чисти силицијум се не налази у природи и мора се екстраховати и пречистити да би био довољно чист за производњу. Обично се налази у силицијум диоксиду (силицијум оксид или СиО2) и другим силикатима.
Остали облици СиО2 укључују стакло, безбојни кристал, кварц, ахат и мачје око.
Први материјал коришћен као полупроводник био је германијум 1940-их и раних 1950-их, али га је брзо заменио силицијум.
Силицијум је изабран као главни полупроводнички материјал из четири главна разлога:
Обиље силицијумских материјала: Силицијум је други најзаступљенији елемент на Земљи, који чини 25% Земљине коре.
Виша тачка топљења силицијумског материјала омогућава ширу толеранцију процеса: тачка топљења силицијума на 1412°Ц је много виша од тачке топљења германијума на 937°Ц. Виша тачка топљења омогућава силицијуму да издржи процесе високе температуре.
Силицијумски материјали имају шири опсег радних температура;
Природни раст силицијум оксида (СиО2): СиО2 је висококвалитетан, стабилан електрични изолациони материјал и делује као одлична хемијска баријера за заштиту силицијума од спољашње контаминације. Електрична стабилност је важна да би се избегло цурење између суседних проводника у интегрисаним колима. Способност раста стабилних танких слојева СиО2 материјала је фундаментална за производњу полупроводничких уређаја од метал-оксида (МОС-ФЕТ) високих перформанси. СиО2 има слична механичка својства као силицијум, што омогућава обраду на високим температурама без прекомерног савијања силицијумске плочице.
2. Припрема вафла
Полупроводничке плочице се секу од расутог полупроводничког материјала. Овај полупроводнички материјал назива се кристална шипка, која се узгаја из великог блока поликристалног и недопираног унутрашњег материјала.
Трансформисање поликристалног блока у велики монокристал и давање му исправне кристалне оријентације и одговарајуће количине допинга Н-типа или П-типа назива се раст кристала.
Најчешће технологије за производњу монокристалних силицијумских ингота за припрему силицијумских плочица су метода Чохралског и метода зонског топљења.
2.1 Чохралски метод и Чохралски монокристална пећ
Метода Чохралског (ЦЗ), такође позната као метода Чохралског (ЦЗ), односи се на процес претварања растопљене силицијумске течности за полупроводнике у чврсте монокристалне силицијумске инготе са исправном оријентацијом кристала и допиране у Н-тип или П- тип.
Тренутно се више од 85% монокристалног силицијума узгаја методом Чохралског.
Пећ од монокристала Чохралског односи се на процесну опрему која топи полисилицијумске материјале високе чистоће у течност загревањем у затвореном високом вакууму или заштитном окружењу ретког гаса (или инертног гаса), а затим их рекристализује да би се формирао монокристални силицијумски материјал са одређеним спољним димензије.
Принцип рада монокристалне пећи је физички процес рекристализације поликристалног силицијумског материјала у монокристални силицијумски материјал у течном стању.
ЦЗ монокристална пећ може се поделити на четири дела: тело пећи, систем механичког преноса, систем за грејање и контролу температуре и систем за пренос гаса.
Тело пећи укључује шупљину пећи, осовину кристала за семе, кварцни лончић, кашику за допинг, поклопац за семе кристала и прозор за посматрање.
Шупљина пећи треба да обезбеди да је температура у пећи равномерно распоређена и да може добро распршити топлоту; осовина семенског кристала се користи за покретање семенског кристала да се креће горе-доле и ротира; нечистоће које треба допирати стављају се у допинг кашику;
Поклопац семенског кристала треба да заштити кристал за семе од контаминације. Механички преносни систем се углавном користи за контролу кретања кристала семена и лончића.
Да би се осигурало да раствор силицијума није оксидован, потребно је да степен вакуума у пећи буде веома висок, углавном испод 5 Торр, а чистоћа додатог инертног гаса мора бити изнад 99,9999%.
Комад монокристалног силицијума са жељеном кристалном оријентацијом се користи као засадни кристал за узгој силицијумског ингота, а узгојени силицијумски ингот је као реплика кристала за семе.
Услови на интерфејсу између растопљеног силицијума и монокристалног силицијумског силицијумског кристала морају бити прецизно контролисани. Ови услови обезбеђују да танак слој силицијума може тачно да реплицира структуру кристала семена и да на крају прерасте у велики монокристални силицијумски ингот.
2.2 Метода зонског топљења и једнокристална пећ за зонско топљење
Метода флоат зоне (ФЗ) производи монокристалне силицијумске инготе са веома ниским садржајем кисеоника. Метода флоат зоне развијена је 1950-их и може произвести најчистији монокристални силицијум до сада.
Пећ од једног кристала за зонско топљење односи се на пећ која користи принцип зонског топљења да би произвела уску зону топљења у поликристалном штапу кроз високотемпературну уску затворену област тела поликристалне шипке у високом вакууму или ретком гасу од кварцне цеви. заштите животне средине.
Процесна опрема која помера поликристалну шипку или тело за грејање пећи да помери зону топљења и постепено је кристализује у једну кристалну шипку.
Карактеристика припреме монокристалних шипки методом зонског топљења је да се чистоћа поликристалних шипки може побољшати у процесу кристализације у монокристалне шипке, а раст допинга штапних материјала је уједначенији.
Типови зонских пећи са монокристалним топљењем могу се поделити у два типа: пећи за топљење у пливајућој зони које се ослањају на површински напон и пећи за топљење у хоризонталној зони од монокристала. У практичним применама, пећи од монокристала за зонско топљење углавном усвајају топљење у лебдећим зонама.
Пећ за зонско топљење монокристала може да припреми монокристални силицијум високе чистоће са ниским садржајем кисеоника без потребе за лонцем. Углавном се користи за припрему монокристалног силицијума високе отпорности (>20кΩ·цм) и пречишћавање силицијума топљења зона. Ови производи се углавном користе у производњи дискретних уређаја за напајање.
Зонска пећ од монокристала за топљење састоји се од коморе пећи, горњег и доњег вратила (механички преносни део), стезне главе од кристалне шипке, стезне главе за семе, грејног намотаја (генератор високе фреквенције), гасних прикључака (прикључак за вакум, улаз гаса, горњи излаз гаса) итд.
У структури коморе пећи уређена је циркулација расхладне воде. Доњи крај горњег вратила пећи са једним кристалом је стезна глава од кристалне шипке, која се користи за стезање поликристалне шипке; горњи крај доње осовине је стезна глава за семе, која се користи за стезање кристала за семе.
На калем за грејање се напаја високофреквентно напајање, а у поликристалној шипки се формира уска зона топљења почевши од доњег краја. Истовремено, горња и доња оса се ротирају и спуштају, тако да се зона топљења кристалише у један кристал.
Предности зонске пећи за топљење монокристала су у томе што не само да може побољшати чистоћу припремљеног монокристала, већ и учинити раст допинга штапа уједначенијим, а монокристална шипка се може пречистити кроз више процеса.
Недостаци зонске пећи за топљење монокристала су високи трошкови процеса и мали пречник припремљеног монокристала. Тренутно, максимални пречник монокристала који се може припремити је 200 мм.
Укупна висина опреме за зонско топљење монокристалне пећи је релативно висока, а ход горње и доње осе је релативно дуг, тако да се могу узгајати дуже монокристалне шипке.
3. Обрада вафла и опрема
Кристални штап треба да прође кроз низ процеса да би се формирао силицијумски супстрат који испуњава захтеве производње полупроводника, односно плочице. Основни процес обраде је:
Превртање, сечење, сечење, жарење плочице, скошење, брушење, полирање, чишћење и паковање итд.
3.1 Жарење плочице
У процесу производње поликристалног силицијума и Цзоцхралски силицијума, монокристални силицијум садржи кисеоник. На одређеној температури, кисеоник у монокристалном силицијуму ће донирати електроне, а кисеоник ће се претворити у донаторе кисеоника. Ови електрони ће се комбиновати са нечистоћама у силицијумској плочици и утицати на отпорност силицијумске плочице.
Пећ за жарење: односи се на пећ која подиже температуру у пећи на 1000-1200°Ц у окружењу водоника или аргона. Одржавањем топлоте и хлађењем, кисеоник близу површине полиране силиконске плочице се испарава и уклања са њене површине, што доводи до таложења кисеоника и слоја.
Процесна опрема која раствара микро дефекте на површини силицијумских плочица, смањује количину нечистоћа у близини површине силицијумских плочица, смањује дефекте и формира релативно чисту површину на површини силицијумских плочица.
Пећ за жарење се назива и високотемпературна пећ због своје високе температуре. Индустрија такође назива процес жарења силицијумске плочице геттеринг.
Пећ за жарење силицијумских плочица је подељена на:
-Хоризонтална пећ за жарење;
-Вертикална пећ за жарење;
-Пећ за брзо жарење.
Главна разлика између хоризонталне пећи за жарење и пећи за вертикално жарење је смер распореда реакционе коморе.
Реакциона комора хоризонталне пећи за жарење је хоризонтално структурирана, а серија силицијумских плочица може се истовремено убацити у реакциону комору пећи за жарење за жарење. Време жарења је обично 20 до 30 минута, али реакционој комори је потребно дуже време загревања да достигне температуру која је потребна за процес жарења.
Процес вертикалне пећи за жарење такође усваја методу истовременог убацивања серије силицијумских плочица у реакциону комору пећи за жарење за третман жарења. Реакциона комора има вертикални распоред структуре, што омогућава да се силицијумске плочице постављају у кварцни чамац у хоризонталном стању.
Истовремено, пошто кварцни чамац може да се ротира као целина у реакционој комори, температура жарења реакционе коморе је уједначена, расподела температуре на силицијумској плочици је уједначена и има одличне карактеристике уједначености жарења. Међутим, трошак процеса вертикалне пећи за жарење је већи него код хоризонталне пећи за жарење.
Пећ за брзо жарење користи халогену волфрамову лампу за директно загревање силицијумске плочице, чиме се постиже брзо загревање или хлађење у широком опсегу од 1 до 250°Ц/с. Брзина грејања или хлађења је већа од оне у традиционалној пећи за жарење. Потребно је само неколико секунди да се температура реакционе коморе загреје на изнад 1100°Ц.
—————————————————————————————————————————————————— ——
Семицера може да обезбедиграфитних делова,мекани/чврсти филц,делови од силицијум карбида, ЦВД делови од силицијум карбида, иСиЦ/ТаЦ обложени деловиса пуним процесом полупроводника за 30 дана.
Ако сте заинтересовани за горе наведене полупроводничке производе, молимо не оклевајте да нас контактирате први пут.
Тел: +86-13373889683
ВхатсАПП: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Време поста: 26.08.2024