Пласціны з'яўляюцца асноўнай сыравінай для вытворчасці інтэгральных схем, дыскрэтных паўправадніковых прыбораў і сілавых прыбораў. Больш за 90% інтэгральных схем вырабляюцца на пласцінах высокай чысціні высокай якасці.
Абсталяванне для падрыхтоўкі пласцін адносіцца да працэсу вытворчасці чыстых полікрышталічных крэмніевых матэрыялаў у крэмніевыя монакрышталічныя стрыжневыя матэрыялы пэўнага дыяметра і даўжыні, а затым падвяргаюць крэмніевыя монакрышталічныя стрыжневыя матэрыялы серыі механічнай апрацоўкі, хімічнай апрацоўкі і іншых працэсаў.
Абсталяванне, якое вырабляе крамянёвыя пласціны або эпітаксіяльныя крэмніевыя пласціны, якія адпавядаюць пэўным патрабаванням геаметрычнай дакладнасці і якасці паверхні, і забяспечвае неабходную крамянёвую падкладку для вытворчасці мікрасхем.
Тыповы тэхналагічны працэс для падрыхтоўкі крамянёвых пласцін дыяметрам менш за 200 мм:
Вырошчванне монакрышталя → усечэнне → пракатка вонкавага дыяметра → нарэзка → зняцце фаскі → шліфоўка → тручэнне → гетэраванне → паліроўка → ачыстка → эпітаксія → упакоўка і г.д.
Асноўны тэхналагічны працэс падрыхтоўкі крэмніевых пласцін дыяметрам 300 мм выглядае наступным чынам:
Вырошчванне монакрышталя → усечэнне → пракатка вонкавага дыяметра → нарэзка → зняцце фаскі → шліфоўка паверхні → тручэнне → паліроўка краёў → двухбаковая паліроўка → аднабаковая паліроўка → канчатковая ачыстка → эпітаксія/адпал → упакоўка і г.д.
1.Silicon матэрыял
Крэмній з'яўляецца паўправадніковым матэрыялам, таму што ён мае 4 валентныя электроны і знаходзіцца ў групе IVA перыядычнай табліцы разам з іншымі элементамі.
Колькасць валентных электронаў у крэмніі ставіць яго паміж добрым правадніком (1 валентны электрон) і ізалятарам (8 валентных электронаў).
Чысты крэмній не сустракаецца ў прыродзе і павінен быць здабыты і ачышчаны, каб зрабіць яго дастаткова чыстым для вытворчасці. Звычайна ён змяшчаецца ў кремнеземе (аксід крэмнія або SiO2) і іншых сілікатах.
Іншыя формы SiO2 ўключаюць шкло, бескаляровы крышталь, кварц, агат і каціны вачэй.
Першым матэрыялам, які выкарыстоўваўся ў якасці паўправадніка, быў германій у 1940-х і пачатку 1950-х гадоў, але яго хутка замяніў крэмній.
Крэмній быў абраны ў якасці асноўнага паўправадніковага матэрыялу па чатырох асноўных прычынах:
Багацце крамянёвых матэрыялаў: Крэмній з'яўляецца другім па распаўсюджанасці элементам на Зямлі, на яго долю прыпадае 25% зямной кары.
Больш высокая тэмпература плаўлення крамянёвага матэрыялу дазваляе больш шырокі допуск працэсу: тэмпература плаўлення крэмнію пры 1412°C значна вышэйшая за тэмпературу плаўлення германію пры 937°C. Больш высокая тэмпература плаўлення дазваляе крэмнію вытрымліваць высокатэмпературныя працэсы.
Крамянёвыя матэрыялы маюць больш шырокі дыяпазон працоўных тэмператур;
Натуральны рост аксіду крэмнія (SiO2): SiO2 з'яўляецца высакаякасным, стабільным электраізаляцыйным матэрыялам і дзейнічае як выдатны хімічны бар'ер для абароны крэмнію ад вонкавага забруджвання. Электрычная стабільнасць важная, каб пазбегнуць уцечкі паміж суседнімі праваднікамі ў інтэгральных схемах. Здольнасць вырошчваць стабільныя тонкія пласты матэрыялу SiO2 мае асноватворнае значэнне для вытворчасці высокаэфектыўных метала-аксідных паўправадніковых прылад (MOS-FET). SiO2 мае падобныя механічныя ўласцівасці з крэмніем, што дазваляе апрацоўваць пры высокай тэмпературы без празмернага дэфармавання крэмніевых пласцін.
2.Прыгатаванне вафель
Паўправадніковыя пласціны выразаюцца з аб'ёмных паўправадніковых матэрыялаў. Гэты паўправадніковы матэрыял называецца крышталічны стрыжань, які вырошчваецца з вялікага блока полікрышталічнага і нелегаванага ўласнага матэрыялу.
Ператварэнне полікрышталічнага блока ў вялікі монакрышталь і наданне яму правільнай арыентацыі крышталя і адпаведнай колькасці легіравання N-тыпу або P-тыпу называецца ростам крышталя.
Найбольш распаўсюджанымі тэхналогіямі атрымання зліткаў монакрышталічнага крэмнію для падрыхтоўкі крэмніевых пласцін з'яўляюцца метад Чахральскага і метад зоннай плаўкі.
2.1 Метад Чахральскага і монакрышталічная печ Чахральскага
Метад Чахральскага (CZ), таксама вядомы як метад Чахральскага (CZ), адносіцца да працэсу пераўтварэння расплаўленага вадкага крэмнію паўправадніковага класа ў цвёрдыя монакрышталічныя зліткі крэмнію з правільнай арыентацыяй крышталяў і легіраваныя ў N-тып або P- тыпу.
У цяперашні час больш за 85% монакрышталяў крэмнію вырошчваецца метадам Чахральскага.
Монакрышталічная печ Чахральскага адносіцца да тэхналагічнага абсталявання, якое плавіць матэрыялы полікрэмнію высокай чысціні ў вадкасць шляхам награвання ў закрытым ахоўным асяроддзі высокага вакууму або рэдкага газу (або інэртнага газу), а затым перакрышталізуе іх з адукацыяй монакрышталічных крэмніевых матэрыялаў з пэўнымі знешнімі памеры.
Прынцып працы монакрышталічнай печы - гэта фізічны працэс перакрышталізацыі полікрышталічнага крэмніевага матэрыялу ў монакрышталічны крэмніевы матэрыял у вадкім стане.
Монакрышталічную печ CZ можна падзяліць на чатыры часткі: корпус печы, сістэма механічнай перадачы, сістэма нагрэву і кантролю тэмпературы і сістэма перадачы газу.
Корпус печы ўключае ў сябе поласць печы, вось затравочнага крышталя, кварцавы тыгель, ложак для легіравання, вечка затравочнага крышталя і назіральнае акно.
Паражніну печы павінна гарантаваць, што тэмпература ў печы раўнамерна размяркоўваецца і можа добра рассейваць цяпло; вал затравочнага крышталя выкарыстоўваецца для прывада затравочнага крышталя для перамяшчэння ўверх і ўніз і кручэння; прымешкі, якія неабходна легіраваць, змяшчаюць у легіруючую лыжку;
Крышталь затравочнага крышталя абараняе затравочны крышталь ад забруджвання. Сістэма механічнай трансмісіі ў асноўным выкарыстоўваецца для кіравання рухам затравочнага крышталя і тыгля.
Каб гарантаваць, што раствор крэмнію не акісляецца, ступень вакууму ў печы павінна быць вельмі высокай, як правіла, ніжэй за 5 Тор, а чысціня дабаўленага інэртнага газу павінна быць вышэй за 99,9999%.
Кавалак монакрышталічнага крэмнію з жаданай арыентацыяй крышталя выкарыстоўваецца ў якасці затравальнага крышталя для вырошчвання крэмніевага злітка, а вырашчаны крэмніевы злітак падобны на копію затравочнага крышталя.
Неабходна дакладна кантраляваць умовы на мяжы паміж расплаўленым крэмніем і монакрысталічнай крэмніевай затравкай. Гэтыя ўмовы гарантуюць, што тонкі пласт крэмнія можа дакладна паўтарыць структуру затравочнага крышталя і ў канчатковым выніку вырасці ў вялікі монакрышталічны крэмніевы злітак.
2.2 Метад зоннага плаўлення і печ для монакрышталя зоннага плаўлення
Метад флоат-зоны (FZ) вырабляе монакрышталічныя крэмніевыя зліткі з вельмі нізкім утрыманнем кіслароду. Метад флоат-зоны быў распрацаваны ў 1950-х гадах і можа вырабляць самы чысты монакрышталічны крэмній на сённяшні дзень.
Печ для зоннай плаўкі монакрышталяў адносіцца да печы, якая выкарыстоўвае прынцып зоннай плаўкі для атрымання вузкай зоны плаўлення ў полікрышталічным стрыжні праз высокатэмпературную вузкую замкнёную зону корпуса печы з полікрышталічным стрыжнем у высокім вакууме або газе з рэдкага кварца. аховы асяроддзя.
Тэхналагічнае абсталяванне, якое рухае полікрышталічны стрыжань або награвальнае цела печы для перамяшчэння зоны плаўлення і паступовай крышталізацыі яго ў адзіны крышталічны стрыжань.
Характарыстыка падрыхтоўкі монакрышталічных стрыжняў метадам зоннага плаўлення заключаецца ў тым, што чысціня полікрышталічных стрыжняў можа быць палепшана ў працэсе крышталізацыі ў монакрышталічныя стрыжні, а рост легіраваных матэрыялаў стрыжняў больш раўнамерны.
Тыпы печаў зоннай плаўкі монакрышталяў можна падзяліць на два тыпу: печы плаўлення монакрышталяў з плаваючай зонай, якія абапіраюцца на павярхоўнае нацяжэнне, і печы гарызантальнай зоны плаўкі монакрышталяў. У практычных мэтах у печах зоннай плаўкі монакрышталяў звычайна выкарыстоўваецца плаваючая зона плаўлення.
Печ зоннага плаўлення монакрышталяў можа вырабляць монакрышталічны крэмній высокай чысціні з нізкім утрыманнем кіслароду без неабходнасці выкарыстання тыгля. Ён у асноўным выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі монакрысталічнага крэмнію з высокім удзельным супрацівам (>20 кОм·см) і ачысткі крэмнію зоннай плаўкі. Гэтыя прадукты ў асноўным выкарыстоўваюцца ў вытворчасці прылад дыскрэтнага харчавання.
Печ зоннай плаўкі монакрышталяў складаецца з топкавай камеры, верхняга вала і ніжняга вала (частка механічнай перадачы), патрона крыштальнага стрыжня, патрона затравочнага крышталя, награвальнай спіралі (генератар высокай частаты), газавых портаў (вакуумны порт, ўваход газу, верхні выхад газу) і г.д.
У канструкцыі топачнай камеры арганізавана цыркуляцыя астуджальнай вады. Ніжні канец верхняга вала монакрышталічнай печы - гэта патрон крыштальнага стрыжня, які выкарыстоўваецца для заціску полікрышталічнага стрыжня; верхні канец ніжняга вала - гэта патрон затравкі, які выкарыстоўваецца для заціску затравкі.
На награвальную спіраль падаецца высокачашчыннае харчаванне, і ў полікрышталічнага стрыжня, пачынаючы з ніжняга канца, утворыцца вузкая зона плаўлення. Пры гэтым верхняя і ніжняя восі круцяцца і апускаюцца, так што зона плаўлення крышталізуецца ў адзіны крышталь.
Перавагі печы зоннай плаўкі монакрышталя заключаюцца ў тым, што яна можа не толькі палепшыць чысціню падрыхтаванага монакрышталя, але і зрабіць рост легіравання стрыжня больш раўнамерным, а стрыжань монакрышталя можна ачысціць з дапамогай некалькіх працэсаў.
Недахопамі печы зоннай плаўкі монакрышталяў з'яўляюцца высокія выдаткі на працэс і малы дыяметр атрыманага монакрышталя. У цяперашні час максімальны дыяметр монакрышталя, які можна атрымаць, складае 200 мм.
Агульная вышыня абсталявання печы для зоннага плаўлення монакрышталяў адносна высокая, а ход верхняй і ніжняй восяў адносна доўгі, таму можна вырошчваць больш доўгія монакрышталічныя стрыжні.
3. Апрацоўка і абсталяванне вафель
Крышталічны стрыжань павінен прайсці шэраг працэсаў для фарміравання крэмніевай падкладкі, якая адпавядае патрабаванням вытворчасці паўправаднікоў, а менавіта пласціны. Асноўны працэс апрацоўкі:
Галтаванне, рэзка, нарэзка, адпал пласцін, зняцце фаскі, шліфоўка, паліроўка, ачыстка і ўпакоўка і г.д.
3.1 Адпал пласцін
У працэсе вытворчасці полікрышталічнага крэмнію і крэмнію Чахральскага монакрышталічны крэмній змяшчае кісларод. Пры пэўнай тэмпературы кісларод у монакрышталі крэмнію будзе аддаваць электроны, а кісларод ператвараецца ў донары кіслароду. Гэтыя электроны будуць спалучацца з прымешкамі ў крамянёвай пласціне і ўплываць на ўдзельнае супраціўленне крамянёвай пласціны.
Печ для адпалу: адносіцца да печы, якая павышае тэмпературу ў печы да 1000-1200°C у асяроддзі вадароду або аргону. Падтрымліваючы цяпло і астуджаючы, кісларод каля паверхні паліраванай крэмніевай пласціны выпарваецца і выдаляецца з яе паверхні, у выніку чаго кісларод выпадае ў асадак і напластоўваецца.
Тэхналагічнае абсталяванне, якое растварае мікрадэфекты на паверхні крамянёвых пласцін, памяншае колькасць прымешак каля паверхні крамянёвых пласцін, памяншае дэфекты і ўтварае адносна чыстую вобласць на паверхні крамянёвых пласцін.
Печ для адпалу таксама называюць высокатэмпературнай печчу з-за высокай тэмпературы. Прамысловасць таксама называе працэс адпалу крэмніевых пласцін геттерингом.
Печы для адпалу крэмніевых пласцін падзяляюцца на:
-Гарызантальная печ для адпалу;
- Вертыкальная печ для адпалу;
- Печ хуткага адпалу.
Асноўнае адрозненне паміж гарызантальнай печчу для адпалу і вертыкальнай печчу для адпалу - гэта кірунак размяшчэння рэакцыйнай камеры.
Рэакцыйная камера гарызантальнай печы для адпалу мае гарызантальную структуру, і партыю крамянёвых пласцін можна загрузіць у рэакцыйную камеру печы для адпалу для адначасовага адпалу. Час адпалу звычайна складае ад 20 да 30 хвілін, але рэакцыйнай камеры патрабуецца больш працяглы час нагрэву, каб дасягнуць тэмпературы, неабходнай для працэсу адпалу.
У працэсе вертыкальнай печы для адпалу таксама выкарыстоўваецца метад адначасовай загрузкі партыі крэмніевых пласцін у рэакцыйную камеру печы для адпалу для апрацоўкі адпалам. Рэакцыйная камера мае вертыкальную канструкцыю, што дазваляе размяшчаць крэмніевыя пласціны ў кварцавай лодцы ў гарызантальным стане.
У той жа час, паколькі кварцавая лодка можа круціцца як цэлае ў рэакцыйнай камеры, тэмпература адпалу рэакцыйнай камеры раўнамерная, размеркаванне тэмпературы на крэмніевай пласціне раўнамернае, і яна мае выдатныя характарыстыкі аднастайнасці адпалу. Аднак кошт працэсу вертыкальнай печы для адпалу вышэй, чым кошт гарызантальнай печы для адпалу.
Печ хуткага адпалу выкарыстоўвае галагенавую вальфрамавую лямпу для непасрэднага нагрэву крамянёвай пласціны, што дазваляе дасягнуць хуткага нагрэву або астуджэння ў шырокім дыяпазоне ад 1 да 250°C/с. Хуткасць нагрэву або астуджэння вышэй, чым у традыцыйнай печы для адпалу. Каб нагрэць тэмпературу рэакцыйнай камеры вышэй за 1100°C, спатрэбіцца ўсяго некалькі секунд.
——————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera можа дацьграфітавыя дэталі,мяккі/цвёрды фетр,дэталі з карбіду крэмнію, CVD дэталі з карбіду крэмнію, іДэталі з пакрыццём SiC/TaCз поўным паўправадніковым працэсам за 30 дзён.
Калі вы зацікаўлены ў вышэйзгаданых паўправадніковых прадуктах, калі ласка, не саромейцеся звяртацца да нас у першы раз.
Тэл.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Час публікацыі: 26 жніўня 2024 г