Wafferi yw'r prif ddeunyddiau crai ar gyfer cynhyrchu cylchedau integredig, dyfeisiau lled-ddargludyddion arwahanol a dyfeisiau pŵer. Mae mwy na 90% o gylchedau integredig yn cael eu gwneud ar wafferi purdeb uchel o ansawdd uchel.
Mae offer paratoi wafer yn cyfeirio at y broses o wneud deunyddiau silicon polycrystalline pur yn ddeunyddiau gwialen grisial sengl silicon o ddiamedr a hyd penodol, ac yna'n destun cyfres o brosesu mecanyddol, triniaeth gemegol a phrosesau eraill i'r deunyddiau gwialen grisial sengl silicon.
Offer sy'n cynhyrchu wafferi silicon neu wafferi silicon epitaxial sy'n bodloni rhai gofynion cywirdeb geometrig ac ansawdd wyneb ac sy'n darparu'r swbstrad silicon gofynnol ar gyfer gweithgynhyrchu sglodion.
Y llif proses nodweddiadol ar gyfer paratoi wafferi silicon â diamedr o lai na 200 mm yw:
Twf grisial sengl → cwtogi → treigl diamedr allanol → sleisio → chamfering → malu → ysgythru → gettering → caboli → glanhau → epitaxy → pecynnu, ac ati.
Mae'r prif lif proses ar gyfer paratoi wafferi silicon â diamedr o 300 mm fel a ganlyn:
Twf grisial sengl → cwtogi → rholio diamedr allanol → sleisio → siamffrog → malu wyneb → ysgythru → sgleinio ymyl → sgleinio dwy ochr → caboli un ochr → glanhau terfynol → epitacsi / anelio → pecynnu, ac ati.
Deunydd 1.Silicon
Mae silicon yn ddeunydd lled-ddargludyddion oherwydd mae ganddo 4 electron falens ac mae mewn grŵp IVA o'r tabl cyfnodol ynghyd ag elfennau eraill.
Mae nifer yr electronau falens mewn silicon yn ei osod yn union rhwng dargludydd da (1 electron falens) ac ynysydd (8 electron falens).
Nid yw silicon pur i'w gael mewn natur a rhaid ei echdynnu a'i buro i'w wneud yn ddigon pur ar gyfer gweithgynhyrchu. Fe'i darganfyddir fel arfer mewn silica (silicon ocsid neu SiO2) a silicadau eraill.
Mae ffurfiau eraill o SiO2 yn cynnwys gwydr, grisial di-liw, cwarts, agate a llygad cath.
Y deunydd cyntaf a ddefnyddiwyd fel lled-ddargludydd oedd germaniwm yn y 1940au a dechrau'r 1950au, ond fe'i disodlwyd yn gyflym gan silicon.
Dewiswyd silicon fel y prif ddeunydd lled-ddargludyddion am bedwar prif reswm:
Digonedd o Ddeunyddiau Silicon: Silicon yw'r ail elfen fwyaf helaeth ar y Ddaear, gan gyfrif am 25% o gramen y Ddaear.
Mae pwynt toddi uwch deunydd silicon yn caniatáu goddefgarwch proses ehangach: mae pwynt toddi silicon ar 1412 ° C yn llawer uwch na phwynt toddi germaniwm ar 937 ° C. Mae'r pwynt toddi uwch yn caniatáu i silicon wrthsefyll prosesau tymheredd uchel.
Mae gan ddeunyddiau silicon ystod tymheredd gweithredu ehangach;
Twf naturiol silicon ocsid (SiO2): Mae SiO2 yn ddeunydd inswleiddio trydanol sefydlog o ansawdd uchel ac mae'n gweithredu fel rhwystr cemegol rhagorol i amddiffyn silicon rhag halogiad allanol. Mae sefydlogrwydd trydanol yn bwysig er mwyn osgoi gollyngiadau rhwng dargludyddion cyfagos mewn cylchedau integredig. Mae'r gallu i dyfu haenau tenau sefydlog o ddeunydd SiO2 yn sylfaenol i weithgynhyrchu dyfeisiau lled-ddargludyddion metel-ocsid (MOS-FET) perfformiad uchel. Mae gan SiO2 briodweddau mecanyddol tebyg i silicon, sy'n caniatáu prosesu tymheredd uchel heb warping gormod o silicon.
2.Wafer paratoi
Mae wafferi lled-ddargludyddion yn cael eu torri o ddeunyddiau lled-ddargludyddion swmp. Gelwir y deunydd lled-ddargludyddion hwn yn wialen grisial, sy'n cael ei dyfu o floc mawr o ddeunydd cynhenid polycrystalline a heb ei dopio.
Gelwir trawsnewid bloc polycrystalline yn grisial sengl mawr a rhoi'r cyfeiriadedd grisial cywir iddo a'r swm priodol o ddopio math N neu P-math yn dwf grisial.
Y technolegau mwyaf cyffredin ar gyfer cynhyrchu ingotau silicon crisial sengl ar gyfer paratoi wafferi silicon yw'r dull Czochralski a'r dull toddi parth.
2.1 Dull Czochralski a ffwrnais grisial sengl Czochralski
Mae'r dull Czochralski (CZ), a elwir hefyd yn ddull Czochralski (CZ), yn cyfeirio at y broses o drosi hylif silicon gradd lled-ddargludydd tawdd yn ingotau silicon sengl-grisial solet gyda'r cyfeiriadedd grisial cywir a'i ddopio i mewn i N-math neu P- math.
Ar hyn o bryd, mae mwy na 85% o silicon grisial sengl yn cael ei dyfu gan ddefnyddio'r dull Czochralski.
Mae ffwrnais grisial sengl Czochralski yn cyfeirio at offer proses sy'n toddi deunyddiau polysilicon purdeb uchel yn hylif trwy wresogi mewn gwactod uchel caeedig neu amgylchedd diogelu nwy prin (neu nwy anadweithiol), ac yna'n eu hailgrisialu i ffurfio deunyddiau silicon crisial sengl gyda rhai allanol penodol. dimensiynau.
Egwyddor weithredol y ffwrnais grisial sengl yw'r broses ffisegol o ailgrisialu deunydd silicon polycrystalline i ddeunydd silicon crisial sengl mewn cyflwr hylif.
Gellir rhannu'r ffwrnais grisial sengl CZ yn bedair rhan: corff ffwrnais, system drosglwyddo fecanyddol, system gwresogi a rheoli tymheredd, a system trawsyrru nwy.
Mae'r corff ffwrnais yn cynnwys ceudod ffwrnais, echel grisial hadau, crucible cwarts, llwy dopio, gorchudd grisial hadau, a ffenestr arsylwi.
Mae ceudod y ffwrnais i sicrhau bod y tymheredd yn y ffwrnais wedi'i ddosbarthu'n gyfartal ac yn gallu gwasgaru gwres yn dda; defnyddir y siafft grisial hadau i yrru'r grisial hadau i symud i fyny ac i lawr a chylchdroi; mae'r amhureddau y mae angen eu dopio yn cael eu rhoi yn y llwy gyffuriau;
Mae'r gorchudd grisial hadau i amddiffyn y grisial hadau rhag halogiad. Defnyddir y system drosglwyddo fecanyddol yn bennaf i reoli symudiad y grisial hadau a'r crucible.
Er mwyn sicrhau nad yw'r hydoddiant silicon yn cael ei ocsidio, mae'n ofynnol i'r radd gwactod yn y ffwrnais fod yn uchel iawn, yn gyffredinol yn is na 5 Torr, a rhaid i burdeb y nwy anadweithiol ychwanegol fod yn uwch na 99.9999%.
Defnyddir darn o silicon grisial sengl gyda'r cyfeiriadedd grisial dymunol fel grisial hadau i dyfu ingot silicon, ac mae'r ingot silicon wedi'i dyfu fel atgynhyrchiad o'r grisial hadau.
Mae angen rheoli'r amodau ar y rhyngwyneb rhwng y silicon tawdd a'r grisial hadau silicon grisial sengl yn fanwl gywir. Mae'r amodau hyn yn sicrhau bod yr haen denau o silicon yn gallu ailadrodd strwythur y grisial hadau yn gywir ac yn y pen draw yn tyfu'n ingot silicon grisial sengl mawr.
2.2 Dull Toddi Parth a Ffwrnais Grisial Sengl Toddi Parth
Mae'r dull parth arnofio (FZ) yn cynhyrchu ingotau silicon crisial sengl gyda chynnwys ocsigen isel iawn. Datblygwyd y dull parth arnofio yn y 1950au a gall gynhyrchu'r silicon grisial sengl puraf hyd yn hyn.
Mae'r parth toddi ffwrnais grisial sengl yn cyfeirio at ffwrnais sy'n defnyddio'r egwyddor o doddi parth i gynhyrchu parth toddi cul yn y gwialen polycrystalline trwy ardal gaeedig gul tymheredd uchel y corff ffwrnais gwialen polycrystalline mewn gwactod uchel neu nwy tiwb cwarts prin. diogelu'r amgylchedd.
Offer proses sy'n symud gwialen polycrystalline neu gorff gwresogi ffwrnais i symud y parth toddi a'i grisialu'n raddol i mewn i wialen grisial sengl.
Nodwedd o baratoi gwiail grisial sengl yn ôl dull toddi parth yw y gellir gwella purdeb gwiail polycrystalline yn y broses o grisialu i mewn i wialen grisial sengl, ac mae twf dopio deunyddiau gwialen yn fwy unffurf.
Gellir rhannu'r mathau o barth toddi ffwrneisi grisial sengl yn ddau fath: parth fel y bo'r angen toddi ffwrneisi grisial sengl sy'n dibynnu ar densiwn wyneb a parth llorweddol toddi ffwrneisi grisial sengl. Mewn cymwysiadau ymarferol, mae ffwrneisi toddi parth grisial sengl yn gyffredinol yn mabwysiadu toddi parth arnawf.
Gall y parth toddi ffwrnais grisial sengl baratoi silicon grisial sengl ocsigen isel-purdeb uchel heb fod angen crucible. Fe'i defnyddir yn bennaf i baratoi silicon crisial sengl gwrthedd uchel (> 20kΩ · cm) a phuro silicon toddi parth. Defnyddir y cynhyrchion hyn yn bennaf wrth gynhyrchu dyfeisiau pŵer arwahanol.
Mae'r parth toddi ffwrnais grisial sengl yn cynnwys siambr ffwrnais, siafft uchaf a siafft isaf (rhan trawsyrru mecanyddol), gwialen grisial chuck, chuck grisial hadau, coil gwresogi (generadur amledd uchel), porthladdoedd nwy (porthladd gwactod, mewnfa nwy, allfa nwy uchaf), ac ati.
Yn strwythur siambr y ffwrnais, trefnir cylchrediad dŵr oeri. Mae pen isaf siafft uchaf y ffwrnais grisial sengl yn chuck gwialen grisial, a ddefnyddir i glampio gwialen polycrystalline; mae pen uchaf y siafft isaf yn chuck grisial hadau, a ddefnyddir i glampio'r grisial hadau.
Mae cyflenwad pŵer amledd uchel yn cael ei gyflenwi i'r coil gwresogi, ac mae parth toddi cul yn cael ei ffurfio yn y gwialen polycrystalline gan ddechrau o'r pen isaf. Ar yr un pryd, mae'r echelinau uchaf ac isaf yn cylchdroi ac yn disgyn, fel bod y parth toddi yn cael ei grisialu yn grisial sengl.
Manteision y parth toddi ffwrnais grisial sengl yw y gall nid yn unig wella purdeb y grisial sengl a baratowyd, ond hefyd wneud y twf dopio gwialen yn fwy unffurf, a gellir puro'r gwialen grisial sengl trwy brosesau lluosog.
Anfanteision y parth toddi ffwrnais grisial sengl yw costau proses uchel a diamedr bach y grisial sengl a baratowyd. Ar hyn o bryd, diamedr uchaf y grisial sengl y gellir ei baratoi yw 200mm.
Mae uchder cyffredinol y parth toddi offer ffwrnais grisial sengl yn gymharol uchel, ac mae strôc yr echelinau uchaf ac isaf yn gymharol hir, felly gellir tyfu gwiail grisial sengl hirach.
3. prosesu wafferi ac offer
Mae angen i'r gwialen grisial fynd trwy gyfres o brosesau i ffurfio swbstrad silicon sy'n bodloni gofynion gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, sef wafer. Y broses brosesu sylfaenol yw:
Tymblo, torri, sleisio, anelio wafferi, siamffro, malu, caboli, glanhau a phecynnu, ac ati.
3.1 Anelio Wafferi
Yn y broses o weithgynhyrchu silicon polycrystalline a silicon Czochralski, mae silicon crisial sengl yn cynnwys ocsigen. Ar dymheredd penodol, bydd yr ocsigen yn y silicon crisial sengl yn rhoi electronau, a bydd yr ocsigen yn cael ei drawsnewid yn rhoddwyr ocsigen. Bydd yr electronau hyn yn cyfuno ag amhureddau yn y wafer silicon ac yn effeithio ar wrthedd y wafer silicon.
Ffwrnais anelio: mae'n cyfeirio at ffwrnais sy'n codi'r tymheredd yn y ffwrnais i 1000-1200 ° C mewn amgylchedd hydrogen neu argon. Trwy gadw'n gynnes ac oeri, mae'r ocsigen ger wyneb y wafer silicon caboledig yn cael ei anweddoli a'i dynnu oddi ar ei wyneb, gan achosi'r ocsigen i waddodi a haenu.
Offer prosesu sy'n diddymu micro-ddiffygion ar wyneb wafferi silicon, yn lleihau faint o amhureddau ger wyneb wafferi silicon, yn lleihau diffygion, ac yn ffurfio ardal gymharol lân ar wyneb wafferi silicon.
Gelwir y ffwrnais anelio hefyd yn ffwrnais tymheredd uchel oherwydd ei thymheredd uchel. Mae'r diwydiant hefyd yn galw'r broses anelio wafferi silicon yn gettering.
Rhennir ffwrnais anelio wafferi silicon yn:
-Fwrnais anelio llorweddol;
-Fwrnais anelio fertigol;
-Fwrnais anelio cyflym.
Y prif wahaniaeth rhwng ffwrnais anelio llorweddol a ffwrnais anelio fertigol yw cyfeiriad gosodiad y siambr adwaith.
Mae siambr adwaith y ffwrnais anelio llorweddol wedi'i strwythuro'n llorweddol, a gellir llwytho swp o wafferi silicon i mewn i siambr adwaith y ffwrnais anelio i'w anelio ar yr un pryd. Yr amser anelio fel arfer yw 20 i 30 munud, ond mae angen amser gwresogi hirach ar y siambr adwaith i gyrraedd y tymheredd sy'n ofynnol gan y broses anelio.
Mae proses y ffwrnais anelio fertigol hefyd yn mabwysiadu'r dull o lwytho swp o wafferi silicon ar yr un pryd i mewn i siambr adwaith y ffwrnais anelio ar gyfer triniaeth anelio. Mae gan y siambr adwaith osodiad strwythur fertigol, sy'n caniatáu i'r wafferi silicon gael eu gosod mewn cwch cwarts mewn cyflwr llorweddol.
Ar yr un pryd, gan y gall y cwch cwarts gylchdroi yn ei gyfanrwydd yn y siambr adwaith, mae tymheredd anelio'r siambr adwaith yn unffurf, mae'r dosbarthiad tymheredd ar y wafer silicon yn unffurf, ac mae ganddo nodweddion unffurfiaeth anelio rhagorol. Fodd bynnag, mae cost proses y ffwrnais anelio fertigol yn uwch na chost y ffwrnais anelio llorweddol.
Mae'r ffwrnais anelio cyflym yn defnyddio lamp twngsten halogen i gynhesu'r wafer silicon yn uniongyrchol, a all gyflawni gwresogi neu oeri cyflym mewn ystod eang o 1 i 250 ° C / s. Mae'r gyfradd wresogi neu oeri yn gyflymach na chyfradd ffwrnais anelio traddodiadol. Dim ond ychydig eiliadau y mae'n ei gymryd i gynhesu tymheredd y siambr adwaith i uwch na 1100 ° C.
——————————————————————————————————————————————— ——
Gall Semicera ddarparurhannau graffit,ffelt meddal/anhyblyg,rhannau carbid silicon, Rhannau CVD carbid silicon, aRhannau wedi'u gorchuddio â SiC/TaCgyda phroses lled-ddargludyddion llawn mewn 30 diwrnod.
Os oes gennych ddiddordeb yn y cynhyrchion lled-ddargludyddion uchod, peidiwch ag oedi cyn cysylltu â ni am y tro cyntaf.
Ffôn: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Amser postio: Awst-26-2024