Az ostyák az integrált áramkörök, diszkrét félvezető eszközök és tápegységek gyártásának fő nyersanyagai. Az integrált áramkörök több mint 90%-a nagy tisztaságú, kiváló minőségű ostyákon készül.
Az ostyaelőkészítő berendezés a tiszta polikristályos szilícium anyagok bizonyos átmérőjű és hosszúságú szilícium egykristály rúd anyagokká történő előállításának folyamatára vonatkozik, majd a szilícium egykristály rúd anyagokat egy sor mechanikai feldolgozásnak, kémiai kezelésnek és egyéb folyamatoknak vetik alá.
Bizonyos geometriai pontossági és felületminőségi követelményeknek megfelelő szilíciumlapkákat vagy epitaxiális szilíciumlapkákat gyártó berendezések, amelyek biztosítják a chipgyártáshoz szükséges szilíciumhordozót.
A 200 mm-nél kisebb átmérőjű szilíciumlapkák előállításának jellemző folyamata a következő:
Egykristály növesztés → csonkítás → külső átmérő hengerlés → szeletelés → letörés → csiszolás → maratás → getterezés → polírozás → tisztítás → epitaxia → csomagolás stb.
A 300 mm átmérőjű szilíciumlapkák elkészítésének fő folyamata a következő:
Egykristály növesztés → csonkítás → külső átmérő hengerlés → szeletelés → letörés → felületcsiszolás → maratás → élpolírozás → kétoldalas polírozás → egyoldalas polírozás → végső tisztítás → epitaxia/lágyítás → csomagolás stb.
1.Szilícium anyag
A szilícium félvezető anyag, mivel 4 vegyértékelektronja van, és a periódusos rendszer IVA csoportjába tartozik más elemekkel együtt.
A szilíciumban lévő vegyértékelektronok száma a jó vezető (1 vegyértékelektron) és a szigetelő (8 vegyértékelektron) közé helyezi.
A tiszta szilícium nem található meg a természetben, ezért ki kell vonni és meg kell tisztítani, hogy elég tiszta legyen a gyártáshoz. Általában szilícium-dioxidban (szilícium-oxid vagy SiO2) és más szilikátokban található.
A SiO2 egyéb formái közé tartozik az üveg, a színtelen kristály, a kvarc, az achát és a macskaszem.
Az első félvezetőként használt anyag a germánium volt az 1940-es években és az 1950-es évek elején, de gyorsan felváltotta a szilícium.
A szilíciumot négy fő okból választották a fő félvezető anyagnak:
Szilícium anyagok bősége: A szilícium a második legelterjedtebb elem a Földön, a földkéreg 25%-át teszi ki.
A szilícium anyag magasabb olvadáspontja szélesebb folyamattűrést tesz lehetővé: a szilícium olvadáspontja 1412 °C-on sokkal magasabb, mint a germánium 937 °C-on. A magasabb olvadáspont lehetővé teszi, hogy a szilícium ellenálljon a magas hőmérsékletű folyamatoknak.
A szilícium anyagoknak szélesebb üzemi hőmérséklet-tartományuk van;
A szilícium-oxid (SiO2) természetes növekedése: A SiO2 egy kiváló minőségű, stabil elektromos szigetelőanyag, és kiváló kémiai gátként védi a szilíciumot a külső szennyeződésektől. Az elektromos stabilitás fontos az integrált áramkörök szomszédos vezetői közötti szivárgás elkerülése érdekében. A nagy teljesítményű fém-oxid félvezető (MOS-FET) eszközök gyártásában alapvető fontosságú a stabil vékony SiO2-rétegek növesztésének képessége. A SiO2 hasonló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a szilícium, lehetővé téve a magas hőmérsékletű feldolgozást a szilíciumlapka túlzott vetemedése nélkül.
2.Otya készítés
A félvezető lapkákat ömlesztett félvezető anyagokból vágják. Ezt a félvezető anyagot kristályrúdnak nevezik, amelyet egy nagy polikristályos és adalékolatlan belső anyagtömbből növesztettek.
A polikristályos tömb nagyméretű egykristályává alakítását és a megfelelő kristályorientációt és megfelelő mennyiségű N-típusú vagy P-típusú adalékolást kristálynövekedésnek nevezzük.
A szilícium ostya előállításához használt egykristályos szilícium tuskók előállításának legelterjedtebb technológiái a Czochralski-módszer és a zónaolvasztási módszer.
2.1 Czochralski módszer és Czochralski egykristály kemence
A Czochralski (CZ) módszer, más néven Czochralski (CZ) módszer, az olvadt félvezető minőségű szilícium folyadék szilárd egykristályos szilícium tömbbé alakításának folyamatára vonatkozik, megfelelő kristályorientációval, és N-típusú vagy P-típusúvá adalékolják. típus.
Jelenleg az egykristályos szilícium több mint 85%-át Czochralski módszerrel termesztik.
A Czochralski egykristályos kemence olyan technológiai berendezésre utal, amely nagy tisztaságú poliszilícium anyagokat olvaszt folyadékká zárt, nagy vákuumban vagy nemesgáz (vagy inert gáz) védőkörnyezetben történő hevítéssel, majd átkristályosítja őket egykristályos szilícium anyagokká bizonyos külső hatásokkal. méretek.
Az egykristályos kemence működési elve a polikristályos szilícium anyag folyékony halmazállapotú egykristályos szilícium anyaggá történő átkristályosításának fizikai folyamata.
A CZ egykristályos kemence négy részre osztható: kemencetest, mechanikus átviteli rendszer, fűtési és hőmérséklet-szabályozó rendszer, valamint gázátviteli rendszer.
A kemencetest tartalmaz egy kemenceüreget, egy magkristálytengelyt, egy kvarctégelyt, egy adalékkanál, egy magkristály fedelet és egy megfigyelő ablakot.
A kemence üregének biztosítania kell, hogy a kemence hőmérséklete egyenletesen oszlik el, és jól el tudja oszlatni a hőt; a magkristály tengelye a magkristály mozgatására szolgál, hogy fel-le mozogjon és forogjon; az adalékolandó szennyeződéseket a doppingkanálba helyezzük;
A magkristály borítás célja, hogy megvédje a magkristályt a szennyeződéstől. A mechanikus erőátviteli rendszert elsősorban a magkristály és a tégely mozgásának szabályozására használják.
Annak érdekében, hogy a szilíciumoldat ne oxidálódjon, a kemencében a vákuumfokozatnak nagyon magasnak kell lennie, általában 5 Torr alatt, és a hozzáadott inert gáz tisztaságának 99,9999% felett kell lennie.
A kívánt kristályorientációjú egykristályos szilíciumdarabot oltókristályként használjuk szilícium-ingot növesztéséhez, és a kifejlett szilíciumöntvény olyan, mint a magkristály mása.
Az olvadt szilícium és az egykristályos szilícium oltókristály közötti határfelület körülményeit pontosan szabályozni kell. Ezek a feltételek biztosítják, hogy a vékony szilíciumréteg pontosan lemásolja a magkristály szerkezetét, és végül egy nagy, egykristályos szilíciumöntvényké nőjön.
2.2 Zóna olvasztási módszer és zóna olvasztási egykristály kemence
Az úszózóna módszer (FZ) nagyon alacsony oxigéntartalmú egykristályos szilíciumtömböket állít elő. Az úszózóna módszert az 1950-es években fejlesztették ki, és az eddigi legtisztább egykristályos szilíciumot képes előállítani.
A zónaolvasztó egykristályos kemence olyan kemencére vonatkozik, amely a zónaolvasztás elvét alkalmazva szűk olvasztózónát hoz létre a polikristályos rúdban a polikristályos rudas kemence testének magas hőmérsékletű szűk zárt területén keresztül nagy vákuumban vagy ritka kvarccső gázban. védelmi környezet.
Olyan technológiai berendezés, amely egy polikristályos rudat vagy egy kemencefűtőtestet mozgat az olvasztózóna mozgatása és fokozatosan egykristályos rúdká történő kristályosítása érdekében.
Az egykristályos rudak zónaolvasztásos módszerrel történő előállításának jellemzője, hogy a polikristályos rudak tisztasága az egykristályos rudakká történő kristályosítás során javítható, és a pálcikák anyagának adalékolása egyenletesebb.
A zónaolvasztó egykristályos kemencék típusai két típusra oszthatók: úszózónás olvasztó egykristályos kemencékre, amelyek felületi feszültségre támaszkodnak, és vízszintes zónás olvasztó kemencékre. A gyakorlati alkalmazásokban a zóna olvasztó egykristályos kemencék általában lebegőzónás olvasztást alkalmaznak.
A zónaolvasztó egykristályos kemence nagy tisztaságú, alacsony oxigéntartalmú egykristályos szilíciumot tud előállítani anélkül, hogy tégelyre lenne szükség. Főleg nagy ellenállású (>20 kΩ·cm) egykristályos szilícium előállítására és a zónaolvadású szilícium tisztítására használják. Ezeket a termékeket főként diszkrét teljesítményű eszközök gyártásához használják.
A zónaolvasztó egykristály kemence egy kemencekamrából, egy felső tengelyből és egy alsó tengelyből (mechanikus erőátviteli rész), egy kristályrúd tokmányból, egy magkristály tokmányból, egy fűtőtekercsből (nagyfrekvenciás generátor), gázcsatlakozóból (vákuumcsatlakozó, gázbemenet, felső gázkimenet) stb.
A kemencekamra szerkezetében hűtővíz keringtetés van kialakítva. Az egykristályos kemence felső tengelyének alsó vége egy kristályrúd-tokmány, amely polikristályos rudak rögzítésére szolgál; az alsó tengely felső vége egy magkristály tokmány, amely a magkristály rögzítésére szolgál.
A fűtőtekercs nagyfrekvenciás tápegységet kap, és a polikristályos rúdban az alsó végétől kezdve keskeny olvasztózóna van kialakítva. Ugyanakkor a felső és az alsó tengely forog és leereszkedik, így az olvadási zóna egy kristályba kristályosodik.
A zónaolvasztó egykristályos kemence előnye, hogy nem csak az elkészített egykristály tisztaságát javítja, hanem egyenletesebbé teszi a rúd adalékolásának növekedését, és az egykristályos rúd többféle eljárással tisztítható.
A zónaolvasztó egykristályos kemence hátrányai a magas eljárási költségek és az elkészített egykristály kis átmérője. Jelenleg az elkészíthető egykristály maximális átmérője 200 mm.
A zónaolvasztó egykristályos kemence berendezésének teljes magassága viszonylag magas, a felső és alsó tengely lökete pedig viszonylag hosszú, így hosszabb egykristály rudak termeszthetők.
3. Ostyafeldolgozás és berendezések
A kristályrúdnak egy sor folyamaton kell keresztülmennie ahhoz, hogy a félvezetőgyártás követelményeinek megfelelő szilíciumhordozót, nevezetesen egy ostyát képezzen. A feldolgozás alapfolyamata a következő:
Hajtás, vágás, szeletelés, ostya lágyítás, letörés, köszörülés, polírozás, tisztítás és csomagolás stb.
3.1 Ostya izzítás
A polikristályos szilícium és a Czochralski szilícium gyártási folyamata során az egykristályos szilícium oxigént tartalmaz. Egy bizonyos hőmérsékleten az egykristályos szilícium oxigénje elektronokat ad, és az oxigén oxigéndonorokká alakul. Ezek az elektronok egyesülnek a szilícium lapka szennyeződéseivel, és befolyásolják a szilícium lapka ellenállását.
Lágyító kemence: olyan kemencére vonatkozik, amely hidrogén vagy argon környezetben 1000-1200 °C-ra emeli a kemencében a hőmérsékletet. A melegen tartva és hűtve a polírozott szilícium lapka felületéhez közeli oxigén elpárolog, és eltávolítható a felületéről, ami az oxigén kicsapódását és rétegzését okozza.
Olyan technológiai berendezések, amelyek feloldják a szilíciumlapkák felületén lévő mikrohibákat, csökkentik a szilíciumlapkák felülete közelében lévő szennyeződések mennyiségét, csökkentik a hibákat, és viszonylag tiszta területet képeznek a szilíciumlapkák felületén.
Az izzítókemencét magas hőmérséklete miatt magas hőmérsékletű kemencének is nevezik. Az ipar a szilícium szelet lágyítási eljárását getteringnek is nevezi.
A szilícium ostya lágyító kemence a következőkre oszlik:
-Vízszintes izzító kemence;
- Függőleges lágyító kemence;
- Gyors lágyító kemence.
A fő különbség a vízszintes izzító kemence és a függőleges izzító kemence között a reakciókamra elrendezési iránya.
A vízszintes izzító kemence reakciókamrája vízszintes szerkezetű, az izzító kemence reakciókamrájába egyidejűleg egy adag szilícium lapka tölthető be izzítás céljából. Az izzítási idő általában 20-30 perc, de a reakciókamrának hosszabb melegítési időre van szüksége ahhoz, hogy elérje az izzítási folyamat által megkívánt hőmérsékletet.
A függőleges izzító kemence eljárása azt a módszert is alkalmazza, hogy egyidejűleg egy adag szilícium lapkát töltenek be a lágyító kemence reakciókamrájába az izzítási kezelés céljából. A reakciókamra függőleges felépítésű, ami lehetővé teszi a szilíciumlapkák vízszintes kvarccsónakba helyezését.
Ugyanakkor, mivel a kvarccsónak egészében foroghat a reakciókamrában, a reakciókamra lágyítási hőmérséklete egyenletes, a szilíciumlapkán egyenletes a hőmérséklet-eloszlás, és kiváló lágyítási egyenletességi jellemzők vannak. A függőleges izzító kemence eljárási költsége azonban magasabb, mint a vízszintes izzító kemencé.
A gyors lágyító kemence halogén volfrámlámpát használ a szilícium lapka közvetlen melegítésére, amely gyors felmelegedést vagy hűtést érhet el, széles tartományban, 1 és 250 ° C/s között. A fűtési vagy hűtési sebesség gyorsabb, mint a hagyományos izzítókemencéké. A reakciókamra hőmérsékletének 1100 °C fölé melegítése mindössze néhány másodpercet vesz igénybe.
—————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera tud nyújtanigrafit alkatrészek,puha/merev filc,szilícium-karbid alkatrészek, CVD szilícium-karbid alkatrészek, ésSiC/TaC bevonatú alkatrészekteljes félvezető eljárással 30 nap alatt.
Ha érdeklik a fenti félvezető termékek, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk első alkalommal.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Feladás időpontja: 2024. augusztus 26