Gofretlar integral mikrosxemalar, diskret yarimo'tkazgichli qurilmalar va quvvat qurilmalarini ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo hisoblanadi. Integral mikrosxemalarning 90% dan ortig'i yuqori toza, yuqori sifatli gofretlarda ishlab chiqariladi.
Gofret tayyorlash uskunasi sof polikristalli kremniy materiallarini ma'lum diametr va uzunlikdagi kremniy yagona kristalli novda materiallariga aylantirish jarayonini anglatadi va keyin silikon monokristalli novda materiallarini bir qator mexanik ishlov berish, kimyoviy ishlov berish va boshqa jarayonlarga ta'sir qiladi.
Muayyan geometrik aniqlik va sirt sifati talablariga javob beradigan va chip ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan silikon substratni ta'minlaydigan kremniy gofretlari yoki epitaksial kremniy gofretlarini ishlab chiqaradigan uskunalar.
Diametri 200 mm dan kam bo'lgan kremniy gofretlarni tayyorlash uchun odatiy jarayon oqimi:
Yagona kristall o'sishi → kesish → tashqi diametrli prokat → kesish → qirqish → silliqlash → qirqish → olish → silliqlash → tozalash → epitaksiya → qadoqlash va hk.
Diametri 300 mm bo'lgan silikon plastinalarni tayyorlashning asosiy jarayoni quyidagicha:
Yagona kristall o'sishi → kesish → tashqi diametrli prokat → bo'laklash → paxsalash → sirt silliqlash → etching → chekka silliqlash → ikki tomonlama abraziv → bir tomonlama abraziv → yakuniy tozalash → epitaksiya/tavlanish → qadoqlash va hk.
1. Silikon material
Kremniy yarimo'tkazgichli materialdir, chunki u 4 ta valentlik elektronga ega va boshqa elementlar bilan birga davriy jadvalning IVA guruhiga kiradi.
Kremniydagi valent elektronlar soni uni yaxshi o'tkazgich (1 valent elektron) va izolyator (8 valentlik elektron) o'rtasida joylashtiradi.
Sof kremniy tabiatda uchramaydi va uni ishlab chiqarish uchun etarlicha toza qilish uchun uni ajratib olish va tozalash kerak. Odatda kremniy oksidi (kremniy oksidi yoki SiO2) va boshqa silikatlarda uchraydi.
SiO2 ning boshqa shakllariga shisha, rangsiz kristall, kvarts, agat va mushuk ko'zlari kiradi.
Yarimo'tkazgich sifatida ishlatiladigan birinchi material 1940-yillarda va 1950-yillarning boshlarida germaniy edi, ammo u tezda kremniy bilan almashtirildi.
Kremniy to'rtta asosiy sababga ko'ra asosiy yarimo'tkazgich materiali sifatida tanlangan:
Silikon materiallarning ko'pligi: Kremniy Yerdagi ikkinchi eng keng tarqalgan element bo'lib, Yer qobig'ining 25% ni tashkil qiladi.
Silikon materialning yuqori erish nuqtasi jarayonga kengroq bardoshlik imkonini beradi: kremniyning 1412°C da erish nuqtasi germaniyning 937°C erish nuqtasidan ancha yuqori. Yuqori erish nuqtasi kremniyning yuqori haroratli jarayonlarga bardosh berishiga imkon beradi.
Silikon materiallar kengroq ish harorati oralig'iga ega;
Kremniy oksidining tabiiy o'sishi (SiO2): SiO2 yuqori sifatli, barqaror elektr izolyatsion materialdir va kremniyni tashqi ifloslanishdan himoya qilish uchun ajoyib kimyoviy to'siq bo'lib xizmat qiladi. Elektr barqarorligi integral mikrosxemalardagi qo'shni o'tkazgichlar orasidagi qochqinning oldini olish uchun muhimdir. SiO2 materialining barqaror yupqa qatlamlarini o'stirish qobiliyati yuqori samarali metall oksidi yarim o'tkazgich (MOS-FET) qurilmalarini ishlab chiqarish uchun asosiy hisoblanadi. SiO2 kremniyga o'xshash mexanik xususiyatlarga ega bo'lib, kremniy gofretni haddan tashqari burishsiz yuqori haroratda ishlov berishga imkon beradi.
2. Gofret tayyorlash
Yarimo'tkazgichli gofretlar quyma yarimo'tkazgichli materiallardan kesiladi. Ushbu yarim o'tkazgich material kristalli tayoq deb ataladi, u katta polikristalli va qo'shilmagan ichki materialdan o'stiriladi.
Polikristal blokni yirik monokristalga aylantirish va unga to'g'ri kristal yo'nalishini va N-tipli yoki P-tipli doping miqdorini berish kristall o'sishi deb ataladi.
Kremniy gofretini tayyorlash uchun yagona kristalli kremniy ingotlarini ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan texnologiyalari Czochralski usuli va zonali eritish usuli hisoblanadi.
2.1 Czochralski usuli va Czochralski monokristal pechi
Czochralski (CZ) usuli, shuningdek, Czochralski (CZ) usuli sifatida ham tanilgan, eritilgan yarim o'tkazgichli kremniy suyuqligini to'g'ri kristall yo'nalishi va N-tipi yoki P-ga qo'shilgan qattiq bir kristalli kremniy quymalariga aylantirish jarayoniga ishora qiladi. turi.
Hozirgi vaqtda monokristalli kremniyning 85% dan ortig'i Czochralski usulida etishtiriladi.
Czochralski monokristalli pechi yuqori tozalikdagi polisilikon materiallarini yopiq yuqori vakuum yoki noyob gaz (yoki inert gaz) himoya muhitida isitish orqali suyuqlikka eritadigan va keyin ularni ma'lum tashqi xususiyatlarga ega bo'lgan yagona kristalli kremniy materiallarini hosil qilish uchun qayta kristallashtiradigan texnologik uskunani anglatadi. o'lchamlari.
Yagona kristalli pechning ishlash printsipi polikristalli kremniy materialining suyuq holatda yagona kristalli kremniy materialiga qayta kristallanishining fizik jarayonidir.
CZ yagona kristalli pechni to'rt qismga bo'lish mumkin: o'choq tanasi, mexanik uzatish tizimi, isitish va haroratni nazorat qilish tizimi va gaz uzatish tizimi.
Pech korpusiga o'choq bo'shlig'i, urug'lik kristalli o'qi, kvarts tigel, doping qoshig'i, urug'lik kristalli qopqog'i va kuzatish oynasi kiradi.
Pechning bo'shlig'i o'choqdagi haroratning teng taqsimlanishini ta'minlash va issiqlikni yaxshi tarqatishi mumkin; urug 'kristalli shaft yuqoriga va pastga siljitish va aylanish uchun urug'lik kristalini haydash uchun ishlatiladi; doping kerak bo'lgan aralashmalar doping qoshig'iga joylashtiriladi;
Urug'ning kristalli qopqog'i urug'lik kristalini ifloslanishdan himoya qilishdir. Mexanik uzatish tizimi asosan urug 'kristalining va tigelning harakatini boshqarish uchun ishlatiladi.
Kremniy eritmasi oksidlanmasligini ta'minlash uchun pechdagi vakuum darajasi juda yuqori, odatda 5 Torr dan past bo'lishi va qo'shilgan inert gazning tozaligi 99,9999% dan yuqori bo'lishi kerak.
Kerakli kristall yo'nalishiga ega bo'lgan yagona kristalli kremniyning bir bo'lagi kremniy ingotini etishtirish uchun urug 'kristali sifatida ishlatiladi va o'stirilgan kremniy ingot urug' kristalining nusxasiga o'xshaydi.
Eritilgan kremniy va yagona kristalli kremniy urug'i kristalli o'rtasidagi interfeysdagi sharoitlarni aniq nazorat qilish kerak. Ushbu shartlar kremniyning yupqa qatlami urug'lik kristalining tuzilishini to'g'ri takrorlashi va oxir-oqibat katta yagona kristalli kremniy ingotiga aylanishini ta'minlaydi.
2.2 Zonali eritish usuli va zonali eritishning yagona kristalli pechi
Suzuvchi zona usuli (FZ) kislorod miqdori juda past bo'lgan yagona kristalli kremniy ingotlarini ishlab chiqaradi. Float zonasi usuli 1950-yillarda ishlab chiqilgan va hozirgi kunga qadar eng toza monokristalli kremniyni ishlab chiqarishi mumkin.
Zonali erituvchi yagona kristalli pech yuqori vakuumli yoki noyob kvarts trubkasi gazida polikristalli novda o'choq tanasining yuqori haroratli tor yopiq maydoni orqali polikristalli novda tor erish zonasini ishlab chiqarish uchun zonali eritish printsipidan foydalanadigan o'choqqa ishora qiladi. muhofaza qilish muhiti.
Eritma zonasini siljitish va uni asta-sekin bir kristalli novda ichiga kristallashtirish uchun polikristalli novda yoki o'choqli isitish korpusini harakatga keltiradigan texnologik uskuna.
Yagona kristalli tayoqlarni zonali eritish usuli bilan tayyorlashning o'ziga xos xususiyati shundaki, polikristalli tayoqlarning tozaligi kristallanish jarayonida bitta kristall tayoqchalarga yaxshilanishi mumkin va novda materiallarining doping o'sishi bir xil bo'ladi.
Zonali erituvchi monokristalli pechlarning turlarini ikki turga bo'lish mumkin: sirt tarangligiga tayanadigan suzuvchi zonali erituvchi monokristalli pechlar va gorizontal zonali erituvchi monokristalli pechlar. Amaliy qo'llanmalarda zonali erituvchi monokristalli pechlar odatda suzuvchi zonali eritishni qabul qiladi.
Zonali erituvchi yagona kristall pechi tigelga ehtiyoj sezmasdan yuqori tozalikdagi past kislorodli yagona kristalli kremniyni tayyorlashi mumkin. U asosan yuqori qarshilikli (> 20kŌ · sm) yagona kristalli kremniyni tayyorlash va zona erituvchi kremniyni tozalash uchun ishlatiladi. Ushbu mahsulotlar asosan diskret quvvat qurilmalarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Zonali erituvchi monokristalli pech o'choq kamerasidan, yuqori shaftdan va pastki mildan (mexanik uzatish qismi), kristalli novda, urug 'kristalli shtutserdan, isitish batareyasidan (yuqori chastotali generator), gaz portlaridan (vakuum porti, gaz kirish, yuqori gaz chiqishi) va boshqalar.
Olovli kameraning tuzilishida sovutish suvi aylanishi tashkil etilgan. Yagona kristalli pechning ustki shaftining pastki uchi polikristalli novdani qisish uchun ishlatiladigan kristalli novda chuckidir; pastki milning ustki uchi chigit kristalini qisish uchun ishlatiladigan urug 'kristalli shtutserdir.
Isitish batareyasiga yuqori chastotali quvvat manbai beriladi va pastki uchidan boshlab polikristal novda tor erish zonasi hosil bo'ladi. Shu bilan birga, yuqori va pastki o'qlar aylanadi va tushadi, shuning uchun erish zonasi bitta kristall kristallanadi.
Zonali erituvchi yagona kristalli pechning afzalliklari shundaki, u nafaqat tayyorlangan monokristalning tozaligini yaxshilaydi, balki novda doping o'sishini yanada bir xil qiladi va bitta kristalli novda bir nechta jarayonlar orqali tozalanishi mumkin.
Zonali erituvchi monokristalli pechning kamchiliklari yuqori texnologik xarajatlar va tayyorlangan monokristalning kichik diametri hisoblanadi. Hozirgi vaqtda tayyorlanishi mumkin bo'lgan yagona kristallning maksimal diametri 200 mm.
Zonani erituvchi yagona kristalli pech uskunasining umumiy balandligi nisbatan yuqori va yuqori va pastki o'qlarning zarbasi nisbatan uzun, shuning uchun uzunroq yagona kristalli novdalar etishtirilishi mumkin.
3. Gofretni qayta ishlash va jihozlash
Yarimo'tkazgich ishlab chiqarish talablariga javob beradigan kremniy substratni, ya'ni gofretni hosil qilish uchun kristall novda bir qator jarayonlardan o'tishi kerak. Qayta ishlashning asosiy jarayoni:
Tumbling, kesish, kesish, gofretni yumshatish, qirqish, silliqlash, silliqlash, tozalash va qadoqlash va hk.
3.1 Gofretni tavlash
Polikristal kremniy va Czochralski kremniyini ishlab chiqarish jarayonida bitta kristalli kremniy kislorodni o'z ichiga oladi. Muayyan haroratda monokristalli kremniy tarkibidagi kislorod elektronlarni beradi va kislorod kislorod donorlariga aylanadi. Ushbu elektronlar kremniy gofretidagi aralashmalar bilan birlashadi va kremniy gofretning qarshiligiga ta'sir qiladi.
Yuvish pechi: o'choqdagi haroratni vodorod yoki argon muhitida 1000-1200 ° S ga ko'taradigan o'choqqa ishora qiladi. Issiq va sovutilgan holda, sayqallangan kremniy gofret yuzasi yaqinidagi kislorod uchuvchan bo'ladi va uning yuzasidan chiqariladi, bu kislorodning cho'kishi va qatlamlanishiga olib keladi.
Kremniy plastina yuzasidagi mikro nuqsonlarni erituvchi, kremniy plastina yuzasi yaqinidagi aralashmalar miqdorini kamaytiradigan, nuqsonlarni kamaytiradigan va kremniy gofret yuzasida nisbatan toza maydon hosil qiluvchi texnologik uskunalar.
Yuvish o'chog'i yuqori harorat tufayli yuqori haroratli pech deb ham ataladi. Sanoat kremniy gofretni yumshatish jarayonini ham chaqiradi.
Silikon gofretli tavlanadigan pech quyidagilarga bo'linadi:
-gorizontal tavlanadigan pech;
-Vertikal tavlanadigan pech;
- Tez tavlanadigan pech.
Gorizontal tavlanadigan pech va vertikal tavlanadigan pech o'rtasidagi asosiy farq reaktsiya kamerasining joylashish yo'nalishidir.
Gorizontal tavlanadigan pechning reaktsiya kamerasi gorizontal ravishda tuzilgan va kremniy gofretlari partiyasi bir vaqtning o'zida tavlanish uchun tavlanish pechining reaktsiya kamerasiga yuklanishi mumkin. Yuvish vaqti odatda 20 dan 30 minutgacha, lekin tavlanish jarayoni talab qiladigan haroratga erishish uchun reaksiya kamerasi uzoqroq isitish vaqtiga muhtoj.
Vertikal tavlanadigan pechning jarayoni, shuningdek, bir vaqtning o'zida kremniy gofretlar partiyasini tavlanish uchun ishlov berish uchun tavlanadigan pechning reaktsiya kamerasiga yuklash usulini ham qo'llaydi. Reaktsiya kamerasi vertikal tuzilish sxemasiga ega, bu kremniy gofretlarni gorizontal holatda kvarts qayig'iga joylashtirish imkonini beradi.
Shu bilan birga, kvarts qayig'i reaksiya kamerasida bir butun sifatida aylanishi mumkinligi sababli, reaktsiya kamerasining tavlanish harorati bir xil, silikon gofretdagi harorat taqsimoti bir xil va u mukammal tavlanish bir xillik xususiyatlariga ega. Biroq, vertikal tavlanadigan pechning texnologik narxi gorizontal tavlanadigan pechdan yuqori.
Tez tavlanadigan pech kremniy gofretni to'g'ridan-to'g'ri isitish uchun halogen volfram chiroqni ishlatadi, bu esa 1 dan 250 ° C / s gacha keng diapazonda tez isitish yoki sovutishga erisha oladi. Isitish yoki sovutish tezligi an'anaviy tavlanadigan o'choqqa qaraganda tezroq. Reaksiya kamerasining haroratini 1100°C dan yuqori qizdirish uchun bir necha soniya kifoya qiladi.
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera taqdim etishi mumkingrafit qismlari,yumshoq/qattiq namat,kremniy karbid qismlari, CVD silikon karbid qismlari, vaSiC/TaC bilan qoplangan qismlar30 kun ichida to'liq yarimo'tkazgich jarayoni bilan.
Agar siz yuqoridagi yarimo'tkazgich mahsulotlariga qiziqsangiz, Iltimos, birinchi marta biz bilan bog'lanishdan qo'rqmang.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 26-avgust