Вафель ашьёи хоми асосии истехсоли схемахои интегралй, дастгоххои нимнокилхои дискретй ва асбобхои пуриктидор мебошанд. Зиёда аз 90 фоизи схемахои интегралй дар пластинкахои соф ва хушсифат сохта шудаанд.
Таҷҳизоти омодасозии вафли ба раванди сохтани маводи кремнийи поликристалии холис ба масолеҳи як кристалии кремнийи диаметр ва дарозии муайян ва сипас ба як қатор коркарди механикӣ, коркарди кимиёвӣ ва дигар равандҳо тоб додан ба маводи асои яккристаллии кремний дахл дорад.
Таҷҳизоте, ки пластинҳои кремний ё вафли кремнийи эпитаксиалиро истеҳсол мекунад, ки ба дақиқии геометрӣ ва ба талаботи муайяни сифати сатҳи рӯизаминӣ мувофиқат мекунанд ва барои истеҳсоли чип субстратҳои зарурии кремнийро таъмин мекунанд.
Ҷараёни маъмулии раванди тайёр кардани вафли кремний бо диаметри камтар аз 200 мм инҳоянд:
Рушди кристаллҳои ягона → буриш → ғелонидани диаметри берунӣ → буридан → паридан → суфта кардан → пошидан → гирифтан → сайқал додан → тоза кардан → эпитаксия → бастабандӣ ва ғайра.
Ҷараёни асосии раванди тайёр кардани вафли кремнийи диаметри 300 мм чунин аст:
Афзоиши як кристалл → буриш → чархзании диаметри беруна → буридан → кандакунӣ → суфтакунии рӯизаминӣ → абрешим → сайқал додани канор → сайқал додани дуҷониба → сайқал додани яктарафа → тозакунии ниҳоӣ → эпитаксия / аннеaling → бастабандӣ ва ғайра.
1.Маводи кремний
Кремний як маводи нимноқил аст, зеро он дорои 4 электрони валентӣ ва дар гурӯҳи IVA ҷадвали даврӣ дар баробари дигар элементҳо мебошад.
Миқдори электронҳои валентӣ дар кремний онро дар байни ноқили хуб (1 электрони валентӣ) ва изолятор (8 электрони валентӣ) ҷойгир мекунад.
Кремнийи соф дар табиат мавҷуд нест ва бояд истихроҷ ва тоза карда шавад, то он барои истеҳсол ба қадри кофӣ пок бошад. Он одатан дар кремний (оксиди кремний ё SiO2) ва дигар силикатҳо мавҷуд аст.
Дигар шаклҳои SiO2 аз шиша, булӯри ранга, кварц, агат ва чашми гурба иборатанд.
Аввалин маводе, ки ҳамчун нимноқил истифода мешуд, германий дар солҳои 1940 ва аввали солҳои 1950 буд, аммо онро зуд бо кремний иваз карданд.
Силикон ҳамчун маводи асосии нимноқил барои чор сабаб интихоб карда шуд:
Фаровонии маводи кремний: Кремний дуюмин элементи фаровон дар рӯи замин аст, ки 25% қабати қабати Заминро ташкил медиҳад.
Нуқтаи баландтари обшавии маводи кремний имкон медиҳад, ки таҳаммулпазирии васеътари равандро таъмин кунад: нуқтаи обшавии кремний дар 1412°С аз нуқтаи обшавии германий дар 937°С хеле баландтар аст. Нуқтаи обшавии баландтар ба кремний имкон медиҳад, ки ба равандҳои ҳарорати баланд тоб оварад.
Маводҳои кремний дорои доираи васеи ҳарорати корӣ мебошанд;
Афзоиши табиии оксиди кремний (SiO2): SiO2 маводи изолятсияи баландсифат ва устувори электрикӣ буда, ҳамчун монеаи аълои кимиёвӣ барои ҳифзи кремний аз ифлосшавии беруна амал мекунад. Устувории барқ барои пешгирӣ кардани ихроҷ байни ноқилҳои ҳамсоя дар микросхемаҳои интегралӣ муҳим аст. Қобилияти парвариши қабатҳои тунуки устувори маводи SiO2 барои истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқилҳои металлӣ-оксиди баландсифат (MOS-FET) асосӣ аст. SiO2 дорои хосиятҳои механикии шабеҳи кремний мебошад, ки имкон медиҳад коркарди ҳарорати баланд бидуни гардиши аз ҳад зиёди вафли кремний.
2. Тайёр кардани вафель
Вафли нимноқилӣ аз маводи нимноқилӣ бурида мешавад. Ин маводи нимноқилро асои булӯр меноманд, ки аз блоки калони поликристалӣ ва маводи дохилии бефоида парвариш карда мешавад.
Табдил додани блоки поликристаллӣ ба як кристали калон ва ба он додани самти дурусти кристалл ва миқдори мувофиқи допинги навъи N ё P-ро афзоиши кристалл меноманд.
Технологияҳои маъмултарини истеҳсоли зарфҳои кремнийи монокристалӣ барои тайёр кардани вафли кремний усули Чечральский ва усули гудохтаи минтақавӣ мебошанд.
2.1 Усули Чочральский ва печи монокристалии Чочральский
Усули Czochralski (CZ), инчунин бо номи Czochralski (CZ) маълум аст, ба раванди табдил додани моеъи кремнийи нимноқилҳои гудохта ба зарфҳои сахти яккристаллии кремний бо самти дурусти кристалл ва допинг ба навъи N ё P- ишора мекунад. навъи.
Хозир зиёда аз 85 фоизи кремнийи монокристалл бо усули Чочральский парвариш карда мешавад.
Як кӯраи монокристаллии Чочральски ба таҷҳизоти технологие дахл дорад, ки маводи полисиликони тозаи баландро тавассути гармкунӣ дар муҳити муҳофизатии пӯшидаи вакууми баланд ё гази нодир (ё гази инертӣ) ба моеъ гудохта, сипас онҳоро дубора кристалл мекунад, то маводи яккристаллии кремнийро бо муайяни берунӣ ба вуҷуд оварад. андозаҳо.
Принсипи кори кӯраи яккристаллӣ раванди физикии маводи кремнийи поликристаллӣ дар ҳолати моеъ ба маводи кремнийи яккристаллӣ дубора кристалл шудан аст.
Як кӯраи CZ метавонад ба чор қисм тақсим карда шавад: корпуси оташдон, системаи интиқоли механикӣ, системаи гармидиҳӣ ва назорати ҳарорат ва системаи интиқоли газ.
Ба корпуси танӯр қуттии оташдон, меҳвари булӯри тухмӣ, тигели кварцӣ, қошуқи допинг, сарпӯши булӯрии тухмӣ ва равзанаи мушоҳида дохил мешавад.
Ковоки печь барои таъмин намудани он аст, ки харорат дар печь баробар таксим карда шуда, гармиро хуб пароканда карда тавонад; чоҳи булӯри тухмӣ барои рондани кристалл тухмӣ барои ҳаракат ба боло ва поён ва гардиш истифода мешавад; ифлосиҳое, ки бояд допинг карда шаванд, дар қошуқи допинг ҷойгир карда мешаванд;
Сарпӯши булӯри тухмӣ барои муҳофизат кардани кристалл аз ифлосшавӣ иборат аст. Системаи интиқоли механикӣ асосан барои идора кардани ҳаракати кристалл тухмӣ ва тигел истифода мешавад.
Барои он ки маҳлули кремний оксид нашавад, дараҷаи вакуум дар танӯр хеле баланд, одатан аз 5 Торр пасттар ва тозагии гази инертии иловашуда бояд аз 99,9999% боло бошад.
Як порчаи кремнийи монокристаллӣ бо самти кристаллии дилхоҳ ҳамчун кристали тухмӣ барои парвариши як силикон истифода мешавад ва порчаи кремнийи парваришшуда ба репликаи кристали тухмӣ монанд аст.
Шароит дар интерфейси байни кремний гудохта ва кристалл тухмии кремний монокристалл бояд дақиқ назорат карда шавад. Ин шароитҳо кафолат медиҳанд, ки қабати тунуки кремний метавонад сохтори кристали тухмиро дақиқ такрор кунад ва дар ниҳоят ба як кристаллҳои бузурги кремний табдил ёбад.
2.2 Усули обшавии минтақа ва минтақаи обшавии як кӯраи кристалл
Усули минтақаи шинокунанда (FZ) зарфҳои яккристалии кремнийро бо миқдори хеле ками оксиген тавлид мекунад. Усули минтақаи шинокунанда дар солҳои 1950 таҳия шудааст ва метавонад тозатарин кремнийи монокристаллро то имрӯз тавлид кунад.
Танӯри ягонаи кристалии минтақавӣ ба кӯрае дахл дорад, ки принсипи обшавии минтақаро барои тавлиди минтақаи танги гудохта дар асои поликристаллӣ тавассути майдони танги пӯшидаи ҳарорати баланд дар бадани кӯраи асои поликристалӣ дар вакууми баланд ё гази нодири кварц истифода мебарад. ҳифзи муҳити зист.
Таҷҳизоти коркард, ки асои поликристалӣ ё ҷисми гармидиҳии танӯрро барои ҳаракат додани минтақаи обшавӣ ва тадриҷан кристалл кардани он ба як чӯбчаи як кристаллӣ ҳаракат медиҳад.
Хусусияти тайёр кардани чӯбҳои монокристаллӣ бо усули обшавии минтақа дар он аст, ки тозагии чӯбҳои поликристалиро дар ҷараёни кристаллизатсия ба чубҳои яккристалл беҳтар кардан мумкин аст ва афзоиши допинги маводи чӯб яксонтар аст.
Намудҳои минтақаҳои гудохтани печҳои монокристаллро ба ду намуд тақсим кардан мумкин аст: печҳои шинокунандаи яккристаллии минтақаи шинокунанда, ки ба шиддати рӯизаминӣ такя мекунанд ва печҳои монокристалии минтақаи уфуқӣ. Дар барномаҳои амалӣ, оташдонҳои монокристалии минтақавӣ одатан обшавии минтақаи шинокунандаро қабул мекунанд.
Танӯри яккристалии минтақавии гудохта метавонад кремнийи монокристалии пасти оксигенро бе зарурати тигел омода созад. Он асосан барои тайёр кардани муқовимати баланд (> 20kΩ·cm) як кристалл кремний ва тоза кардани кремнийи обшавии минтақа истифода мешавад. Ин маҳсулот асосан дар истеҳсоли дастгоҳҳои барқии дискретӣ истифода мешаванд.
Танӯри монокристалии минтақавӣ аз як камераи оташдон, як чоҳи болоӣ ва чоҳи поёнӣ (қисми интиқоли механикӣ), патронҳои кристаллӣ, патронҳои тухмӣ, печи гармидиҳӣ (генератори басомади баланд), портҳои газ (порти вакуумӣ, даромади газ, баромади болоии газ) ва ғайра.
Дар сохтори камераи танӯр гардиши оби хунуккунӣ ба роҳ монда шудааст. Нӯги поёни чоҳи болоии печи монокристаллӣ чӯбчаи булӯрӣ мебошад, ки барои часпак кардани асои поликристалӣ истифода мешавад; охири болои чоҳи поёнӣ чакаки булӯрии тухмист, ки барои часпак кардани булӯр тухмӣ истифода мешавад.
Ба катраи гармкунак таъминоти энергияи басомади баланд дода мешавад ва дар чӯбчаи поликристалӣ аз охири поён сар карда, минтақаи танги обшавӣ ба вуҷуд меояд. Дар айни замон, меҳварҳои болоӣ ва поёнӣ гардиш мекунанд ва ба поён мерасанд, ба тавре ки минтақаи обшавӣ ба як кристалл кристалл мешавад.
Бартарии кӯраи яккристалии минтақавӣ дар он аст, ки он метавонад на танҳо тозагии як кристали омодашударо беҳтар кунад, балки афзоиши асои допингро яксонтар кунад ва асои яккристаллро тавассути равандҳои гуногун тоза кардан мумкин аст.
Камбудиҳои кӯраи монокристалии минтақавӣ ин хароҷоти баланди раванд ва диаметри хурди монокристали омодашуда мебошанд. Дар айни замон, диаметри максималии монокристалл, ки мумкин аст омода карда шавад, 200 мм аст.
Баландии умумии таҷҳизоти кӯраи ягонаи кристалии минтақаи гудохта нисбатан баланд аст ва зарбаи меҳварҳои болоӣ ва поёнӣ нисбатан дароз аст, бинобар ин, чубҳои ягонаи кристаллро дарозтар парвариш кардан мумкин аст.
3. Коркарди вафель ва тачхизот
Асои булӯр бояд аз як қатор равандҳо гузарад, то субстрати кремнийро ташкил диҳад, ки ба талаботи истеҳсоли нимноқилҳо, яъне вафли мувофиқат кунад. Раванди асосии коркард инҳоянд:
Буридан, буридан, буридан, коркарди вафельҳо, парда кардан, дастос кардан, сайқал додан, тоза кардан ва бастабандӣ ва ғайра.
3.1 Таъм кардани вафли
Дар раванди истеҳсоли кремнийи поликристаллӣ ва кремнийи Чочральски, кремнийи монокристаллӣ оксиген дорад. Дар ҳарорати муайян, оксиген дар кремнийи монокристалл электронҳо медиҳад ва оксиген ба донорҳои оксиген табдил меёбад. Ин электронҳо бо ифлосиҳо дар вафли кремний муттаҳид мешаванд ва ба муқовимати вафли кремний таъсир мерасонанд.
Танӯри сӯзишворӣ: ба танӯре дахл дорад, ки ҳарорати танӯрро дар муҳити гидроген ё аргон то 1000-1200 ° C боло мебарад. Бо нигоҳ доштани гарм ва хунуккунӣ, оксиген дар наздикии сатҳи вафли кремнийи сайқалёфта ноустувор мешавад ва аз сатҳи он хориҷ карда мешавад, ки оксиген боришот ва қабатро ба вуҷуд меорад.
Тачхизоти технологие, ки микро-нуксонхои сатхи пластинкахои кремнийро махлул мекунад, микдори ифлосихоро дар наздикии сатхи пластинкахои кремний кам мекунад, камбудихоро кам мекунад ва дар руи пластинкахои кремний майдони нисбатан тоза ташкил медихад.
Танӯри гармкуниро аз сабаби ҳарорати баландаш танӯри баландҳарорат низ меноманд. Саноат инчунин раванди коркарди вафли кремнийро дастёбӣ меноманд.
Танӯри вафли кремний ба тақсим мешавад:
- печи горизонталии гармкунӣ;
- печи гармкунии амудӣ;
- Танӯри зуд гармкунии.
Фарқи асосии байни кӯраи гармкунии уфуқӣ ва кӯраи амудии гармкунӣ самти тарҳбандии камераи реаксия мебошад.
Камераи реаксияи печи горизонталии гармкунӣ ба таври уфуқӣ сохта шудааст ва дар як вақт як партияи вафли кремнийро ба камераи реаксияи кӯраи гармкунӣ бор кардан мумкин аст. Вақти тозакунӣ одатан аз 20 то 30 дақиқа аст, аммо камераи реаксия барои расидан ба ҳарорате, ки раванди табобат талаб мекунад, вақти зиёдтари гармкунӣ лозим аст.
Раванди кӯраи амудии гармкунӣ инчунин усули ҳамзамон ба камераи реаксияи оташдонҳои кремний барои коркарди гармкунӣ бор карданро қабул мекунад. Камераи реаксия дорои тарҳи сохтори амудӣ мебошад, ки имкон медиҳад вафли кремний дар як киштии кварцӣ дар ҳолати уфуқӣ ҷойгир карда шавад.
Дар айни замон, азбаски киштии кварц метавонад дар як палатаи реаксия дар маҷмӯъ гардиш кунад, ҳарорати гармкунии камераи реаксия яксон аст, тақсимоти ҳарорат дар вафли кремний яксон аст ва он дорои хусусиятҳои аълои якрангии табобат мебошад. Бо вуҷуди ин, арзиши раванди коркарди кӯраи вертикалӣ нисбат ба кӯраи уфуқӣ баландтар аст.
Дар оташдонҳои зудтағйирёбанда лампаи галогении вольфрамро барои мустақиман гарм кардани вафли кремний истифода мебарад, ки метавонад гармӣ ё сардшавии зудро дар доираи васеи аз 1 то 250°С/с ба даст орад. Суръати гармкунӣ ё хунуккунӣ нисбат ба кӯраи анъанавии гармкунӣ тезтар аст. Барои то 1100°C гарм кардани ҳарорати камераи реаксия ҳамагӣ чанд сония лозим аст.
————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera метавонад таъмин намоядқисмҳои графитӣ,ҳисси нарм/сахт,қисмҳои карбиди кремний, Қисмҳои карбиди кремний CVD, ваҚисмҳои пӯшонидашудаи SiC/TaCбо процесси пурраи нимноқил дар 30 рӯз.
Агар шумо ба маҳсулоти нимноқилҳои дар боло зикршуда таваҷҷӯҳ дошта бошед, лутфан шарм надоред, ки бори аввал бо мо тамос гиред.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Вақти интишор: 26 августи 2024