Wafer madeyên xav ên sereke ne ji bo hilberîna çerxên yekbûyî, amûrên nîvconductor yên veqetandî û amûrên hêzê. Zêdetirî 90% çerxên yekbûyî li ser waferên paqij û kalîteya bilind têne çêkirin.
Amûrên amadekirina waferê behsa pêvajoya çêkirina materyalên siliconê polîkrîstal ên safî dike nav materyalên tîrêjê yek-krîstal ên siliconê yên bi navgîn û dirêjiyek diyar, û dûv re xistina materyalên rodê yek-krîstal a silicon di nav rêzek pêvajoyek mekanîkî, dermankirina kîmyewî û pêvajoyên din de ye.
Amûrên ku kelûpelên silicon an pîvazên siliconê yên epîtaksial çêdikin ku hin rastbûna geometrîkî û hewcedariyên qalîteya rûkalê pêk tînin û ji bo çêkirina çîpê substrata siliconê ya hewce peyda dikin.
Herikîna pêvajoyê ya tîpîk ji bo amadekirina waferên silîkonê yên ku bi dirêjahiya 200 mm kêmtir e ev e:
Zêdebûna yek krîstal → qutkirin → rijandin bi dirêjahiya derve → perçekirin → şilkirin → hûrkirin → xêzkirin → girtin → paqijkirin → paqijkirin → epîtaksî → pakkirin, hwd.
Pêvajoya sereke ya herikîna ji bo amadekirina waferên siliconî yên bi çarçoweya 300 mm wiha ye:
Zêdebûna yek krîstal → qutkirin → rijandin bi dirêjahiya derve → qijkirin → qijkirin → rûxandin → xêzkirin → şûştin → lêdana dualî → polkirina yekalî → paqijkirina dawîn → epîtaksî/pêkirin → pakkirin, hwd.
1.Materyalên silicon
Silicon maddeyek nîvconduktor e ji ber ku 4 elektronên wê hene û digel hêmanên din di koma IVA ya tabloya peryodîk de ye.
Hejmara elektronên valenceyê yên di siliconê de wê rast di navbera guhêrbarek baş (1 elektronek valence) û însulatorek (8 elektronên valence) de cîh dike.
Siliconê pak di xwezayê de nayê dîtin û divê were derxistin û paqij kirin da ku ew ji bo çêkirinê têra xwe paqij bibe. Ew bi gelemperî di silica (oxide silicon an SiO2) û silicatesên din de tê dîtin.
Formên din ên SiO2 cam, krîstalê bêreng, quartz, agate û çavê pisîkê hene.
Di salên 1940-an û destpêka salên 1950-an de yekem materyalê ku wekî nîvconductor hate bikar anîn germanium bû, lê ew zû bi silicon hate guheztin.
Silicon wekî materyalê nîvconductor ya sereke ji ber çar sedemên sereke hate hilbijartin:
Pirbûna Materyalên Silicon: Sîlîkon duyemîn hêmana herî zêde ya li ser rûyê erdê ye û %25 ji qaşilê dinyayê pêk tîne.
Xala helîna bilind a materyalê silicon rê dide toleransek pêvajoyê ya berfireh: xala helîna siliconê di 1412°C de ji xala helînê ya germaniyûmê di 937°C de gelek zêdetir e. Xala helandinê ya bilind dihêle ku silicon li hember pêvajoyên germahiya bilind bisekinin.
Materyalên silicon xwedan rêzek germahiya xebitandinê ya berfireh e;
Mezinbûna xwezayî ya silicon oxide (SiO2): SiO2 materyalek însulasyona elektrîkê ya bi kalîte, bi îstîqrar e û wekî astengek kîmyewî ya hêja tevdigere da ku silicon ji qirêjiya derve biparêze. Stabiliya elektrîkê girîng e ku ji lehiyê di navbera rêgirên cîran ên di şebekeyên yekbûyî de dûr nekevin. Kapasîteya mezinbûna qatên zirav ên domdar ên materyalê SiO2 ji bo çêkirina cîhazên nîvconduktorê metal-oksîtê yên bi performansa bilind (MOS-FET) bingehîn e. SiO2 xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên mîna siliconê ye, ku destûrê dide hilberandina germahiya bilind bêyî şilbûna zêde ya silicon wafer.
2.Amadekirina wafer
Waferên semiconductor ji materyalên nîvconductor yên girseyî têne qut kirin. Ji vê materyalê nîvconductor re rodek krîstal tê gotin, ku ji blokek mezin a maddeya hundurîn a pirkrîstalîn û bêserûber hatî mezin kirin.
Veguheztina bloka polîkrîstalîn li yek krîstalek mezin û dayîna wê rêgezek krîstal a rast û mîqdara guncan a dopîngek N-tîp an P-tîp jê re mezinbûna krîstal tê gotin.
Teknolojiyên herî gelemperî yên ji bo hilberîna çîpên sîlîkonê yên yek-kristal ji bo amadekirina wafera silicon rêbaza Czochralski û rêbaza helandina herêmê ne.
2.1 Rêbaza Czochralski û firna yekkrîstal a Czochralski
Rêbaza Czochralski (CZ), ku wekî rêbaza Czochralski (CZ) jî tê zanîn, behsa pêvajoya veguheztina şilava siliconê ya nîvconduktorê şilandî dike nav çîpên sîlîkonê yên yek-krîstal ên zexm ên ku bi rêgezek krîstal a rast ve tê veguheztin û di nav tîpa N an P- de tê veguheztin. awa.
Heya nuha, zêdetirî 85% ji sîlîkona yekkrîstal bi karanîna rêbaza Czochralski tê mezin kirin.
Fira yek krîstal a Czochralski ji amûrek pêvajoyê re vedibêje ku bi germkirina li hawîrdorek parastinê ya valahiya bilind an gaza kêm (an gaza bêserûber) maddeyên polysilicon-ê yên paqij-paqij di nav şilê de dihelîne, û dûv re wan ji nû ve krîstalîze dike da ku materyalên sîlîkonê yek krîstal bi hin hin ji derve re çêbike. dimensions.
Prensîba xebatê ya sobeya yek krîstal pêvajoya fizîkî ye ku materyalê siliconê polîkrîstal ji nû ve di nav maddeya silicon a krîstal de di rewşek şil de vedihewîne.
Fira yek krîstal CZ dikare li çar beşan were dabeş kirin: laşê firnê, pergala veguheztina mekanîkî, pergala kontrolkirina germkirin û germahiyê, û pergala veguheztina gazê.
Di laşê firnê de valahiyek firnê, eksê krîstalek tovê, çîpek quartz, kevçîyek dopîngê, bergek krîstalek tovê, û pencereyek çavdêriyê heye.
Xala firnê ew e ku pê ewle bibe ku germahiya di firnê de bi rengek wekhev belav dibe û dikare germê baş belav bike; şefta krîstal a tovê ji bo ajotina krîstala tovê ku ber bi jor û jêr ve biçe û bizivire tê bikar anîn; nepaqijiyên ku divê bên dopîngkirin di kevçîka dopîngê de têne danîn;
Kulîlka tovê krîstal ji bo parastina krîstala tovê ji qirêjbûnê ye. Pergala veguheztina mekanîkî bi piranî ji bo kontrolkirina tevgera krîstala tov û keriyê tê bikar anîn.
Ji bo ku pê ewle bibe ku çareseriya silicon nayê oksît kirin, pêdivî ye ku pileya valahiya di firnê de pir zêde be, bi gelemperî di binê 5 Torr de, û paqijiya gaza bêhêz a lêzêdekirî divê ji 99,9999% jor be.
Parçeyek ji sîlîkona yek krîstal a bi arasteya krîstalê ya xwestî wekî krîstalek tov tê bikar anîn da ku çîçekek silicon mezin bibe, û çîmentoya siliconê ya mezinbûyî mîna kopiyek krîstala tovê ye.
Pêdivî ye ku şert û mercên di navberê de di navbera silicona şilandî û krîstala tovê siliconê ya yekkrîstal de bi baldarî bêne kontrol kirin. Van şert û mercan piştrast dikin ku tebeqeya zirav ya silicon dikare bi awakî rast strukturê krîstala tovê dubare bike û di dawiyê de bibe çîçekek siliconek yek krîstal a mezin.
2.2 Method Melting Zone û Zone Melting Furnace Single Crystal
Rêbaza qada float (FZ) îngotên sîlîkonê yên yek krîstal bi naveroka oksîjenê pir kêm çêdike. Rêbaza qada float di salên 1950-an de hate pêşve xistin û dikare heya roja îro silicona yekkrîstalê ya herî paqij hilberîne.
Sobeya yek krîstal a ku dihele firna ku prensîba helandina deverê bikar tîne da ku di nav çopa pokrîstalîn de deverek helandinê ya teng di nav deverek girtî ya germahiya bilind a laşê firna roda polîkristalîn de di nav valahiya bilind an gazek lûleya quartz a nadir de çêbike. jîngeha parastinê.
Amûrek pêvajoyek ku çîpek pokrîstalîn an laşek germkirina firnê dihejîne da ku devera helandinê biguhezîne û hêdî hêdî wê di nav çîçekek krîstal de kristal bike.
Taybetmendiya amadekirina çîpên yek krîstal bi rêbaza helandina zonê ev e ku paqijiya çîpên polîkrîstalîn di pêvajoya krîstalîzasyonê de di nav çîpên yek krîstal de dikare were baştir kirin, û mezinbûna dopingê ya materyalên rodê yekdengtir e.
Cûreyên firaxên yek krîstal ên ku dihelin dikarin li du celeb werin dabeş kirin: firaxên yek krîstal ên ku xwe dispêrin tansiyona rûkalê ya ku xwe dispêrin devera hêlîn a ku firaxên yek krîstal dihelin. Di sepanên pratîkî de, firaxên yek-kristalê yên helandina herêmê bi gelemperî helandina devera herikîn qebûl dikin.
Cihê ku firna yek krîstal dihele dikare sîlîkona yek-krîstal a bi oksîjena kêm-paqijiya bilind bêyî hewcedariya qurmê amade bike. Ew bi giranî ji bo amadekirina silicona yekkrîstalî ya bi berxwedaniya bilind (> 20kΩ·cm) û paqijkirina silicona helandina deveran tê bikar anîn. Van hilberan bi giranî di çêkirina amûrên hêza veqetandî de têne bikar anîn.
Firina yek krîstal a ku dihele ji jûreyek firnê, mîlîyek jorîn û şaftek jêrîn (beşê veguheztina mekanîkî), çîkek çîçeka krîstal, çîkek krîstalek tov, kulîlkek germkirinê (jeneratorê frekansa bilind), portên gazê (porta valahiya, ketina gazê, derketina gazê ya jorîn), hwd.
Di avahiya odeya firnê de, gerîdeya ava sarkirinê tê rêz kirin. Dawiya jêrîn ê şaxê jorîn a firna yek krîstal çîçek rodikek krîstal e, ku ji bo girtina çîpek pokristalîn tê bikar anîn; dawiya jorîn a şaxê jêrîn çîkek krîstalek tovê ye, ku ji bo girtina krîstala tovê tê bikar anîn.
Pêvekek elektrîkê ya frekansa bilind ji kulika germkirinê re tê peyda kirin, û navçeyek helandinê ya teng di çîçeka polîkrîstalîn de ku ji dawiya jêrîn dest pê dike pêk tê. Di heman demê de, axên jorîn û jêrîn dizivirin û dadikevin, da ku devera helandinê di yek krîstalek de were kristalîze kirin.
Feydeyên firna yek krîstal a helandina devera helandinê ev e ku ew ne tenê dikare paqijiya krîstala yekbûyî ya amadekirî baştir bike, lê di heman demê de mezinbûna dopîngê ya rod jî yekrengtir dike, û tîrêja yek krîstal dikare bi gelek pêvajoyan were paqij kirin.
Dezawantajên firna yek krîstal a ku di helandina deveran de lêçûnên pêvajoyê yên zêde û pîvana piçûk a krîstala yekbûyî ya amadekirî ye. Heya nuha, pîvana herî zêde ya krîstala yekane ya ku dikare were amadekirin 200 mm e.
Bilindahiya giştî ya devera helandina alavan firna yek krîstal nisbeten bilind e, û lêdana axên jorîn û jêrîn nisbeten dirêj e, ji ber vê yekê darên yek krîstal dirêjtir dikarin werin mezin kirin.
3. Pêvajoya Wafer û amûrên
Pêdivî ye ku roda krîstal di nav rêzek pêvajoyan re derbas bibe da ku substratek silicon ku hewcedariyên hilberîna nîvconductor, ango wafer, pêk tîne, pêk bîne. Pêvajoya bingehîn ya pêvajoyê ev e:
Tûjandin, birîn, rijandin, şilkirina wafer, qijkirin, qijkirin, paqijkirin, paqijkirin û pakkirin, hwd.
3.1 Pêjandina waferê
Di pêvajoya çêkirina siliconê polîkrîstalîn û silicona Czochralski de, silicona yek krîstal oksîjenê dihewîne. Di germahiyek diyar de, oksîjena di sîlîkona yek krîstal de dê elektronan bide, û oksîjen dê veguhezîne bexşên oksîjenê. Dê ev elektron bi nepaqijiyên di wafera siliconê re tevbigerin û bandorê li berxwedana wafera silicon bikin.
Sobeya helandinê: firna ku germahiya di firnê de di hawîrdora hîdrojen an argûnê de digihîje 1000-1200°C vedibêje. Bi germbûn û sarbûnê re, oksîjena li nêzî rûbera wafera siliconê ya paqijkirî diherike û ji rûyê wê tê derxistin, û dibe sedem ku oksîjen bibare û qat bike.
Amûrên pêvajoyê yên ku kêmasiyên mîkro li ser rûbera waferên silicon vedişêrin, mîqdara nepakiyên li nêzê rûbera waferên silicon kêm dike, kêmasiyan kêm dike, û li ser rûbera waferên silicon deverek bi nisbet paqij pêk tîne.
Ji sobeya lêdanê re ji ber germahiya wê ya bilind jî firna germahiya bilind tê gotin. Pîşesazî di heman demê de pêvajoya şilkirina wafera siliconê jî jê re dibêje gihandina.
Furna şilkirina wafera silicon li jêr tê dabeş kirin:
-Furneya lêdanê ya horizontal;
-Furneya helandinê ya vertîkal;
-Furneya lêdana bilez.
Cûdahiya sereke ya di navbera firneyek annealkirinê ya horizontî û firneyek lêdanê ya vertîkal de rêgezkirina jûreya reaksiyonê ye.
Odeya reaksiyonê ya sobeya lêdanê ya horizontî bi rengek horizontî hatî saz kirin, û komek waferên silicon dikare di heman demê de li jûreya reaksiyonê ya sobeya annealkirinê were barkirin. Demjimêra şilkirinê bi gelemperî 20 û 30 hûrdem e, lê odeya reaksiyonê pêdivî bi demek germkirinê dirêjtir heye da ku bigihîje germahiya ku ji hêla pêvajoya lêdanê ve tê xwestin.
Pêvajoya sobeya lêdanê ya vertîkal di heman demê de rêbaza barkirina hevdemî komek waferên siliconê di hundurê jûreya reaksiyonê ya sobeya lêdanê de ji bo dermankirina şînbûnê jî dipejirîne. Odeya reaksiyonê xwedan sêwirana avahiyek vertîkal e, ku dihêle ku waferên silicon di haleyek horizontî de di keştiyek quartz de werin danîn.
Di heman demê de, ji ber ku keştiya quartz dikare bi tevahî di jûreya reaksiyonê de bizivire, germahiya lêdanê ya jûreya reaksiyonê yekreng e, belavkirina germahiyê li ser wafera silicon yekdeng e, û ew xwedan taybetmendiyên yekrengiya şilkirinê ya hêja ye. Lêbelê, lêçûna pêvajoyê ya sobeya lêdanê ya vertîkal ji ya firna annealing ya horizontal bilindtir e.
Sobeya zûzûkê lampeya tungstenê ya halojenê bikar tîne da ku rasterast şilava silicon germ bike, ku dikare germbûn an sarbûna bilez di navberek berfireh ji 1 heta 250 °C/s bi dest bixe. Rêjeya germkirin an sarbûn ji ya sobeya kevneşopî ya kevneşopî zûtir e. Ew tenê çend saniyeyan digire ku germahiya odeya reaksiyonê ji 1100 °C re germ bike.
———————————————————————————————————————————— —-
Semicera dikare peyda bikeparçeyên grafît,nerm / hişk hest,parçeyên silicon carbide, Parçeyên karbîd silicon CVD, ûParçeyên pêçandî yên SiC/TaCbi pêvajoya nîvconductor full di 30 rojan de.
Heke hûn bi hilberên nîvconductor yên jorîn re eleqedar in, ji kerema xwe di cara yekem de bi me re têkilî daynin.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Dema şandinê: Tebax-26-2024