Oblatoj estas la ĉefaj krudaĵoj por la produktado de integraj cirkvitoj, diskretaj duonkonduktaĵoj kaj potencaj aparatoj. Pli ol 90% de integraj cirkvitoj estas faritaj sur altpuraj, altkvalitaj oblatoj.
Oblatprepara ekipaĵo rilatas al la procezo fari purajn polikristalajn siliciajn materialojn en siliciajn unukristalajn bastonmaterialojn de certa diametro kaj longeco, kaj tiam submeti la siliciajn unukristalajn bastonmaterialojn al serio de mekanika prilaborado, kemia traktado kaj aliaj procezoj.
Ekipaĵo kiu produktas siliciajn oblatojn aŭ epitaksajn siliciajn oblatojn, kiuj plenumas certajn geometriajn precizecojn kaj surfackvalitajn postulojn kaj provizas la postulatan silician substraton por fabrikado de blatoj.
La tipa procezfluo por preparado de silicioblatoj kun diametro de malpli ol 200 mm estas:
Unukristala kresko → detranĉado → ekstera diametro ruliĝanta → tranĉaĵo → ĉanflankado → muelado → akvaforto → gettering → polurado → purigado → epitaksio → pakado, ktp.
La ĉefa proceza fluo por prepari siliciajn oblatojn kun diametro de 300 mm estas jena:
Ununura kristala kresko → detranĉado → ekstera diametro ruliĝanta → tranĉaĵo → ĉanflankado → surfaca muelado → akvaforto → randopoluro → duoble-flanka polurado → unuflanka polurado → fina purigado → epitaksio/rekalado → pakado, ktp.
1.Silicon-materialo
Silicio estas duonkondukta materialo ĉar ĝi havas 4 valentelektronojn kaj estas en grupo IVA de la perioda tabelo kune kun aliaj elementoj.
La nombro da valentelektronoj en silicio lokas ĝin ĝuste inter bona konduktoro (1 valentelektrono) kaj izolilo (8 valentelektronoj).
Pura silicio ne troviĝas en la naturo kaj devas esti eltirita kaj purigita por fari ĝin sufiĉe pura por fabrikado. Ĝi estas kutime trovita en siliko (silicoksido aŭ SiO2) kaj aliaj silikatoj.
Aliaj formoj de SiO2 inkludas vitron, senkoloran kristalon, kvarcon, agaton kaj katokulon.
La unua materialo utiligita kiel duonkonduktaĵo estis germanio en la 1940-aj jaroj kaj fruaj 1950-aj jaroj, sed ĝi estis rapide anstataŭigita per silicio.
Silicio estis elektita kiel la ĉefa semikonduktaĵmaterialo pro kvar ĉefaj kialoj:
Abundo de Siliciaj Materialoj: Silicio estas la dua plej abunda elemento sur la Tero, okupante 25% de la terkrusto.
La pli alta frostopunkto de silicia materialo permesas pli larĝan proceztoleremon: la frostopunkto de silicio je 1412 °C estas multe pli alta ol la fandpunkto de germanio je 937 °C. La pli alta frostopunkto permesas al silicio elteni alt-temperaturajn procezojn.
Siliciaj materialoj havas pli larĝan funkcian temperaturon;
Natura kresko de silicia rusto (SiO2): SiO2 estas altkvalita, stabila elektra izola materialo kaj funkcias kiel bonega kemia baro por protekti silicion kontraŭ ekstera poluado. Elektra stabileco estas grava por eviti elfluon inter apudaj direktistoj en integraj cirkvitoj. La kapablo kreskigi stabilajn maldikajn tavolojn de SiO2-materialo estas fundamenta por la fabrikado de alt-efikecaj metal-oksidaj duonkonduktaĵoj (MOS-FET) aparatoj. SiO2 havas similajn mekanikajn trajtojn al silicio, permesante alt-temperaturan pretigon sen troa silicia oblato.
2.Oblato preparo
Semikonduktaĵaj oblatoj estas tranĉitaj el grocaj semikonduktaĵmaterialoj. Ĉi tiu duonkondukta materialo nomiĝas kristala bastono, kiu estas kreskigita el granda bloko de polikristala kaj nedopita interna materialo.
Transformi polikristalan blokon en grandan ununuran kristalon kaj doni al ĝi la ĝustan kristalan orientiĝon kaj taŭgan kvanton de N-tipa aŭ P-tipa dopado estas nomita kristala kresko.
La plej oftaj teknologioj por produktado de unukristalaj siliciaj ingotoj por silicioblatpreparo estas la Czochralski-metodo kaj la zonfandmetodo.
2.1 Czochralski-metodo kaj Czochralski ununura kristala forno
La Czochralski (CZ) metodo, ankaŭ konata kiel la Czochralski (CZ) metodo, rilatas al la procezo de konvertado de fandita duonkonduktaĵo-grada siliciolikvaĵo en solidajn unukristalajn siliciajn ingotojn kun la ĝusta kristala orientiĝo kaj dopitaj en N-specon aŭ P- tajpu.
Nuntempe, pli ol 85% de unukristala silicio estas kultivitaj uzante la Czochralski-metodon.
Czochralski unukristala forno rilatas al proceza ekipaĵo kiu fandas altpurajn polisiliciajn materialojn en likvaĵon per varmigado en fermita alta vakuo aŭ malofta gasa (aŭ inerta gaso) protekta medio, kaj tiam rekristaligas ilin por formi unukristalajn siliciajn materialojn kun certaj eksteraj. dimensioj.
La funkcia principo de la unukristala forno estas la fizika procezo de polikristala silicia materialo rekristaliĝanta en unukristala silicia materialo en likva stato.
La CZ-unukristala forno povas esti dividita en kvar partojn: forna korpo, mekanika transdona sistemo, hejtado kaj temperaturkontrolo kaj gasa transdono.
La fornokorpo inkludas fornkavaĵon, seman kristalan akson, kvarcan fandujon, dopan kuleron, seman kristalan kovrilon kaj observan fenestron.
La kavo de la forno devas certigi, ke la temperaturo en la forno estas egale distribuita kaj povas bone dispeli varmegon; la semkristalŝakto estas uzata por movi la semkristalon movi supren kaj malsupren kaj turni; la malpuraĵoj, kiuj devas esti dopataj, estas metitaj en la dopan kuleron;
La semkristalkovrilo estas protekti la semkristalon de poluado. La mekanika transdona sistemo estas ĉefe uzata por kontroli la movadon de la semkristalo kaj la fandujo.
Por certigi, ke la silicia solvo ne estas oksigenita, la malplena grado en la forno devas esti tre alta, ĝenerale sub 5 Torr, kaj la pureco de la aldonita inerta gaso devas esti super 99,9999%.
Peco de unukristala silicio kun la dezirata kristala orientiĝo estas uzata kiel semkristalo por kreskigi silician ingoton, kaj la kreskigita silicia ingoto estas kiel kopio de la semkristalo.
La kondiĉoj ĉe la interfaco inter la fandita silicio kaj la unukristala silicia semkristalo devas esti precize kontrolitaj. Ĉi tiuj kondiĉoj certigas, ke la maldika tavolo de silicio povas precize reprodukti la strukturon de la semkristalo kaj eventuale kreski en grandan ununuran kristalan silician ingoton.
2.2 Zono-Fandanta Metodo kaj Zono-Fandanta Ununura Kristala Forno
La flosaĵzonmetodo (FZ) produktas unukristalajn siliciajn ingotojn kun tre malalta oksigenenhavo. La flosaĵzonmetodo estis evoluigita en la 1950-aj jaroj kaj povas produkti la plej puran unukristalan silicion ĝis nun.
La zono-fandanta unukristala forno rilatas al forno, kiu uzas la principon de zono-fandado por produkti mallarĝan fandan zonon en la polikristalino tra alt-temperatura mallarĝa fermita areo de la polikristalina bastona forno-korpo en alta vakuo aŭ malofta kvarctuba gaso. protekta medio.
Proceza ekipaĵo kiu movas polikristalan bastonon aŭ fornegan varmigan korpon por movi la fandan zonon kaj iom post iom kristaligi ĝin en ununuran kristalan bastonon.
La karakterizaĵo de preparado de unukristalaj bastonoj per zona fandado-metodo estas, ke la pureco de polikristalaj bastonoj povas esti plibonigita en la procezo de kristaliĝo en unukristalajn bastonojn, kaj la dopa kresko de bastonmaterialoj estas pli unuforma.
La specoj de zonaj fandantaj unukristalaj fornoj povas esti dividitaj en du tipojn: flosantaj zonaj fandantaj ununuraj kristalaj fornoj, kiuj dependas de surfaca streĉiĝo kaj horizontalaj zonaj fandaj unukristalaj fornoj. En praktikaj aplikoj, zonfandantaj unukristalaj fornoj ĝenerale adoptas flosantan zonfandanton.
La zono-fandanta unukristala forno povas prepari altpuran malalt-oksigenan ununuran kristalan silicion sen bezono de krisolo. Ĝi estas ĉefe uzata por prepari alt-rezistivecon (>20kΩ·cm) ununuran kristalan silicion kaj purigi zonan fandan silicion. Ĉi tiuj produktoj estas ĉefe uzataj en la fabrikado de diskretaj potencaj aparatoj.
La zono-fandanta unukristala forno konsistas el fornejkamero, supra ŝakto kaj malsupra ŝakto (mekanika dissenda parto), kristalstanga mandrilo, sema kristala mandrilo, hejta bobeno (altfrekvenca generatoro), gashavenoj (vakua haveno, gasenirejo, supra gaselirejo), ktp.
En la forna ĉambro strukturo, malvarmiga akvocirkulado estas aranĝita. La malsupra fino de la supra ŝafto de la ununura kristala forno estas kristala bastonoĉuko, kiu estas uzata por krampi polikristalan bastonon; la supra fino de la malsupra ŝafto estas semkristalmandrilo, kiu estas uzata por krampi la semkristalon.
Altfrekvenca elektroprovizo estas liverita al la hejta bobeno, kaj mallarĝa degelzono formiĝas en la polikristalina bastono komencante de la malsupra fino. Samtempe, la supraj kaj malsupraj aksoj turniĝas kaj malsupreniras, tiel ke la degelzono estas kristaligita en ununuran kristalon.
La avantaĝoj de la zono-fandanta ununura kristala forno estas, ke ĝi povas ne nur plibonigi la purecon de la preta ununura kristalo, sed ankaŭ fari la vergon dopan kreskon pli unuforma, kaj la unukristala bastono povas esti purigita per multoblaj procezoj.
La malavantaĝoj de la zono-fandanta ununura kristala forno estas altaj procezaj kostoj kaj malgranda diametro de la preta ununura kristalo. Nuntempe, la maksimuma diametro de la ununura kristalo kiu povas esti preparita estas 200mm.
La totala alteco de la zono de fandado de unukristala forno-ekipaĵo estas relative alta, kaj la streko de la supraj kaj malsupraj aksoj estas relative longa, do pli longaj unukristalaj bastonoj povas kreski.
3. Wafer-pretigo kaj ekipaĵo
La kristala bastono bezonas trapasi serion da procezoj por formi silician substraton, kiu plenumas la postulojn de semikonduktaĵa fabrikado, nome oblato. La baza procezo de prilaborado estas:
Tumo, tranĉado, tranĉaĵo, oblato-rekuado, ĉanflado, muelado, polurado, purigado kaj pakado ktp.
3.1 Oblato-Kucigado
En la procezo de fabrikado de polikristala silicio kaj Czochralski silicio, unukristala silicio enhavas oksigenon. Je certa temperaturo, la oksigeno en la unukristala silicio donacos elektronojn, kaj la oksigeno estos konvertita en oksigendonantoj. Ĉi tiuj elektronoj kombinos kun malpuraĵoj en la silicioblato kaj influos la resistivecon de la silicioblato.
Rekiga forno: rilatas al forno, kiu altigas la temperaturon en la forno ĝis 1000-1200 °C en hidrogeno aŭ argona medio. Tenante varma kaj malvarmigo, la oksigeno proksime de la surfaco de la polurita silicioblato estas volatiligita kaj forigita de sia surfaco, igante la oksigenon precipitiĝi kaj tavoliĝi.
Proceza ekipaĵo, kiu solvas mikrodifektojn sur la surfaco de siliciaj oblatoj, reduktas la kvanton da malpuraĵoj proksime de la surfaco de siliciaj oblatoj, reduktas difektojn kaj formas relative puran areon sur la surfaco de siliciaj oblatoj.
La kalcia forno ankaŭ estas nomita alt-temperatura forno pro sia alta temperaturo. La industrio ankaŭ nomas la silician oblatan recozigan procezon gettering.
Silicia oblata forno estas dividita en:
-Horizontala recocida forno;
-Vertikala recocido forno;
-Rapida recociga forno.
La ĉefa diferenco inter horizontala kalcia forno kaj vertikala kalcia forno estas la aranĝa direkto de la reakcia ĉambro.
La reakcia ĉambro de la horizontala kalcia forno estas horizontale strukturita, kaj aro da siliciaj oblatoj povas esti ŝarĝita en la reagĉambron de la kalcia forno por kalciado samtempe. La kalcia tempo estas kutime 20 ĝis 30 minutoj, sed la reakcia ĉambro bezonas pli longan hejttempon por atingi la temperaturon postulitan per la kalcia procezo.
La procezo de la vertikala kalcia forno ankaŭ adoptas la metodon de samtempe ŝarĝi aron da siliciaj oblatoj en la reagĉambron de la kalcia forno por kalcia traktado. La reakcia ĉambro havas vertikalan strukturon aranĝon, kio permesas al la silicioblatoj esti metitaj en kvarcboaton en horizontala stato.
Samtempe, ĉar la kvarca boato povas rotacii entute en la reakcia ĉambro, la kalcia temperaturo de la reakcia ĉambro estas unuforma, la temperaturdistribuo sur la silicia oblato estas unuforma, kaj ĝi havas bonegajn kalcigajn unuformecajn trajtojn. Tamen, la proceza kosto de la vertikala kalcia forno estas pli alta ol tiu de la horizontala kalcia forno.
La rapida kalcia forno uzas halogenan tungstenan lampon por rekte varmigi la silician oblaton, kiu povas atingi rapidan hejton aŭ malvarmigon en larĝa gamo de 1 ĝis 250 °C/s. La hejtado aŭ malvarmigo rapideco estas pli rapida ol tiu de tradicia kalcia forno. Necesas nur kelkaj sekundoj por varmigi la temperaturon de la reakcia ĉambro super 1100 °C.
———————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera povas provizigrafitaj partoj,mola/rigida felto,silicio-karburaj partoj, CVD-siliciokarburaj partoj, kajSiC/TaC kovritaj partojkun plena duonkondukta procezo en 30 tagoj.
Se vi interesiĝas pri la supraj duonkonduktaĵoj, bonvolu ne hezitu kontakti nin unuafoje.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Afiŝtempo: Aŭg-26-2024