Вафель нь нэгдсэн хэлхээ, салангид хагас дамжуулагч төхөөрөмж, цахилгаан төхөөрөмж үйлдвэрлэх үндсэн түүхий эд юм. Нэгдсэн хэлхээний 90 гаруй хувь нь өндөр цэвэршилттэй, өндөр чанартай хавтан дээр хийгдсэн байдаг.
Вафель бэлтгэх төхөөрөмж гэдэг нь цэвэр поликристал цахиур материалыг тодорхой диаметр, урттай цахиурын дан болор саваа материал болгон хийж, дараа нь цахиурын нэг талст саваа материалыг хэд хэдэн механик боловсруулалт, химийн боловсруулалт болон бусад процессуудад хамруулахыг хэлнэ.
Тодорхой геометрийн нарийвчлал, гадаргуугийн чанарын шаардлагад нийцсэн, чип үйлдвэрлэхэд шаардлагатай цахиурын субстратыг хангадаг цахиур хавтан эсвэл эпитаксиаль цахиурын хавтан үйлдвэрлэдэг төхөөрөмж.
200 мм-ээс бага диаметртэй цахиур хавтан бэлтгэх процессын ердийн урсгал нь:
Нэг талст өсөлт → таслах → гадна диаметр өнхрөх → зүсэх → зүсэх → нунтаглах → сийлбэр → авах → өнгөлөх → цэвэрлэх → эпитакси → савлах гэх мэт.
300 мм-ийн диаметртэй цахиур хавтан бэлтгэх үндсэн үйл явц нь дараах байдалтай байна.
Нэг талст ургалт → тайралт → гадна диаметр өнхрөх → зүсэх → зүсэх → гадаргууг нунтаглах → сийлбэр → ирмэг өнгөлөх → хоёр талт өнгөлгөө → нэг талт өнгөлгөө → эцсийн цэвэрлэгээ → эпитакси/аннеaling → савлагаа гэх мэт.
1.Цахиур материал
Цахиур нь 4 валентын электронтой бөгөөд бусад элементүүдийн хамт үелэх системийн IVA бүлэгт багтдаг тул хагас дамжуулагч материал юм.
Цахиур дахь валентийн электронуудын тоо нь түүнийг сайн дамжуулагч (1 валентийн электрон) ба тусгаарлагч (8 валентын электрон) хоёрын хооронд шууд байрлуулдаг.
Цэвэр цахиур нь байгальд байдаггүй бөгөөд үүнийг үйлдвэрлэхэд хангалттай цэвэр болгохын тулд олборлож, цэвэршүүлэх ёстой. Энэ нь ихэвчлэн цахиур (цахиурын исэл эсвэл SiO2) болон бусад силикатуудад байдаг.
SiO2-ийн бусад хэлбэрт шил, өнгөгүй болор, кварц, оникс, муурны нүд орно.
Хагас дамжуулагч болгон ашигласан анхны материал нь 1940-1950-иад оны эхэн үед германи байсан боловч түүнийг цахиураар сольсон.
Цахиурыг үндсэн хагас дамжуулагч материалаар дөрвөн үндсэн шалтгаанаар сонгосон.
Цахиурын материалын элбэг дэлбэг байдал: Цахиур бол дэлхийн царцдасын 25%-ийг эзэлдэг дэлхийн хоёр дахь хамгийн элбэг элемент юм.
Цахиурын материалын хайлах цэг нь илүү өргөн процессыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог: 1412°С-т цахиурын хайлах цэг нь 937°С-т германий хайлах цэгээс хамаагүй өндөр байна. Өндөр хайлах цэг нь цахиурыг өндөр температурын процессыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог.
Цахиурын материалууд нь үйл ажиллагааны температурын өргөн хүрээтэй байдаг;
Цахиурын ислийн байгалийн өсөлт (SiO2): SiO2 нь өндөр чанартай, тогтвортой цахилгаан тусгаарлагч материал бөгөөд цахиурыг гадны бохирдлоос хамгаалах химийн маш сайн хаалт болдог. Нэгдсэн хэлхээнд зэргэлдээх дамжуулагчийн хооронд алдагдахаас зайлсхийхийн тулд цахилгааны тогтвортой байдал чухал юм. SiO2 материалын тогтвортой нимгэн давхаргыг ургуулах чадвар нь өндөр хүчин чадалтай металл-оксидын хагас дамжуулагч (MOS-FET) төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхэд үндэс суурь болдог. SiO2 нь цахиуртай төстэй механик шинж чанартай тул цахиурын ялтсуудыг хэт их гажиггүйгээр өндөр температурт боловсруулах боломжийг олгодог.
2. Өрөөний талх бэлтгэх
Хагас дамжуулагч хавтанцарыг задгай хагас дамжуулагч материалаас хайчилж авдаг. Энэхүү хагас дамжуулагч материалыг болор саваа гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь поликристалл болон нэмэлтгүй дотоод материалаас том блокоос ургадаг.
Поликристал блокыг том дан болор болгон хувиргаж, талстыг зөв чиг баримжаагаар өгч, зохих хэмжээгээр N эсвэл P төрлийн допинг өгөхийг болор өсөлт гэнэ.
Цахиурын вафель бэлтгэхэд зориулж нэг талст цахиурын ембүү үйлдвэрлэх хамгийн түгээмэл технологи бол Czochralski арга ба бүсийн хайлуулах арга юм.
2.1 Цочральскийн арга ба Czochralski нэг болор зуух
Czochralski (CZ) арга буюу Czochralski (CZ) арга нь хайлсан хагас дамжуулагч зэрэглэлийн цахиурын шингэнийг зөв талст чиг баримжаатай хатуу нэг талст цахиурын ембүү болгон хувиргах үйл явцыг хэлнэ. төрөл.
Одоогийн байдлаар нэг талст цахиурын 85 гаруй хувийг Czochralski аргаар ургуулж байна.
Цочральскийн дан болор зуух гэдэг нь өндөр цэвэршилттэй полисиликон материалыг битүү өндөр вакуум эсвэл ховор хий (эсвэл инертийн хий) хамгаалах орчинд халааж шингэн болгон хайлуулж, дараа нь тодорхой гадны нөлөө бүхий нэг талст цахиур материал үүсгэхийн тулд дахин талстжуулдаг технологийн тоног төхөөрөмжийг хэлнэ. хэмжээсүүд.
Нэг болор зуухны ажиллах зарчим нь поликристалл цахиурын материалыг шингэн төлөвт дан болор цахиурын материал болгон дахин талстжуулах физик процесс юм.
CZ нэг болор зуухыг дөрвөн хэсэгт хувааж болно: зуухны их бие, механик дамжуулах систем, халаалт ба температурын хяналтын систем, хий дамжуулах систем.
Зуухны их бие нь зуухны хөндий, үрийн болор тэнхлэг, кварц тигель, допингийн халбага, үрийн болор бүрхэвч, ажиглалтын цонх зэрэг багтана.
Зуухны хөндий нь зуухны температурыг жигд хуваарилж, дулааныг сайн тарааж чаддаг байх; үрийн болор гол нь үрийн талстыг дээш доош хөдөлгөж, эргүүлэхэд ашигладаг; допинг хийх шаардлагатай хольцыг допингийн халбаганд хийнэ;
Үрийн болор бүрхэвч нь үрийн талстыг бохирдлоос хамгаалах зорилготой. Механик дамжуулах системийг голчлон үрийн болор болон тигелийн хөдөлгөөнийг хянахад ашигладаг.
Цахиурын уусмалыг исэлдүүлэхгүй байхын тулд зуухны вакуум зэрэг нь маш өндөр, ерөнхийдөө 5 Торр-аас бага байх шаардлагатай бөгөөд нэмсэн инертийн хийн цэвэршилт нь 99.9999% -иас дээш байх ёстой.
Хүссэн талст чиглэлтэй дан болор цахиурын хэсэг нь цахиурын ембүү ургуулахын тулд үрийн талст болгон ашигладаг бөгөөд ургуулсан цахиурын ембүү нь үрийн талстыг хуулбарлахтай адил юм.
Хайлсан цахиур ба нэг талст цахиурын үрийн талст хоорондын интерфейсийн нөхцлийг нарийн хянах шаардлагатай. Эдгээр нөхцөлүүд нь цахиурын нимгэн давхарга нь үрийн болор бүтцийг яг таг хуулбарлаж, эцэст нь том нэг талст цахиурын ембүү болж ургах боломжийг олгодог.
2.2 Бүсийн хайлуулах арга ба бүс хайлуулах нэг болор зуух
Хөвөгч бүсийн арга (FZ) нь хүчилтөрөгчийн агууламж маш бага, нэг талст цахиурын ембүү үүсгэдэг. Хөвөгч бүсийн аргыг 1950-иад онд боловсруулсан бөгөөд өнөөг хүртэл хамгийн цэвэр дан болор цахиур гаргаж авах боломжтой.
Бүсийн хайлуулах нэг болор зуух нь өндөр вакуум эсвэл ховор кварц хоолойт хий дэх поликристалл саваа зуухны их биений өндөр температурт нарийн битүү талбайгаар дамжин поликристалл саваа дахь нарийн хайлах бүсийг бий болгохын тулд бүсийн хайлах зарчмыг ашигладаг зуухыг хэлнэ. хамгаалах орчин.
Хайлах бүсийг хөдөлгөж, аажмаар нэг талст саваа болгон талсжуулахын тулд поликристалл саваа эсвэл зуухны халаалтын биеийг хөдөлгөдөг технологийн тоног төхөөрөмж.
Бүсийн хайлуулах аргаар дан болор саваа бэлтгэх онцлог нь нэг талст саваа болгон талсжих явцад поликристалл саваагийн цэвэр байдлыг сайжруулж, саваа материалын допингийн өсөлт илүү жигд байдаг.
Бүсийн хайлах дан болор зуухны төрлийг хоёр төрөлд хувааж болно: гадаргын хурцадмал байдал дээр тулгуурладаг хөвөгч бүсийн хайлах дан болор зуух, хэвтээ бүсийн хайлуулах нэг болор зуух. Практик хэрэглээнд бүсийн хайлах дан болор зуух нь ерөнхийдөө хөвөгч бүсийн хайлалтыг ашигладаг.
Бүсийн хайлуулах нэг болор зуух нь тигель ашиглахгүйгээр өндөр цэвэршилттэй хүчилтөрөгч багатай нэг талст цахиур бэлтгэх боломжтой. Энэ нь голчлон өндөр эсэргүүцэлтэй (>20кОм·см) нэг талст цахиур бэлтгэх, хайлах бүсийн цахиурыг цэвэршүүлэхэд ашиглагддаг. Эдгээр бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн салангид цахилгаан төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Бүсийн хайлуулах нэг болор зуух нь зуухны камер, дээд босоо ам, доод босоо ам (механик дамжуулах хэсэг), болор саваа, үрийн болор патрон, халаалтын ороомог (өндөр давтамжийн генератор), хийн порт (вакуум порт, хийн оролт, дээд хийн гаралт) гэх мэт.
Зуухны камерын бүтцэд хөргөлтийн усны эргэлтийг зохион байгуулдаг. Нэг болор зуухны дээд босоо амны доод төгсгөл нь болор бариултай саваа бөгөөд энэ нь поликристал бариулыг хавчихад ашигладаг; доод босоо амны дээд төгсгөл нь үрийн талстыг хавчихад ашигладаг үрийн болор чак юм.
Халаалтын ороомогт өндөр давтамжийн цахилгаан хангамжийг нийлүүлж, доод төгсгөлөөс эхлэн поликристалл бариулд нарийн хайлах бүс үүсдэг. Үүний зэрэгцээ дээд ба доод тэнхлэгүүд эргэлдэж, доошилдог тул хайлах бүс нь нэг талст болж талсждаг.
Бүсийн хайлуулах дан болор зуухны давуу тал нь бэлтгэсэн дан болорын цэвэршилтийг сайжруулаад зогсохгүй саваа допингийн өсөлтийг жигд болгож, дан болор савааг олон процессоор цэвэршүүлэх боломжтой юм.
Бүсийн хайлуулах нэг болор зуухны сул тал нь процессын өндөр зардал, бэлтгэсэн нэг болорын диаметр багатай байдаг. Одоогийн байдлаар нэг талстыг бэлтгэх боломжтой хамгийн их диаметр нь 200 мм байна.
Бүсийн хайлуулах нэг болор зуухны төхөөрөмжийн нийт өндөр нь харьцангуй өндөр, дээд ба доод тэнхлэгийн харвалт харьцангуй урт байдаг тул илүү урт дан болор саваа ургуулж болно.
3. Вафель боловсруулах ба тоног төхөөрөмж
Кристал саваа нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн шаардлагад нийцсэн цахиур субстрат, тухайлбал, вафель үүсгэхийн тулд хэд хэдэн процессыг туулах шаардлагатай. Боловсруулах үндсэн үйл явц нь:
Бөглөх, зүсэх, зүсэх, өрөмдөх, зүсэх, нунтаглах, өнгөлөх, цэвэрлэх, савлах гэх мэт.
3.1 Өргөст хальсан хальсан хальсан
Поликристалл цахиур ба Чочральскийн цахиурыг үйлдвэрлэх явцад нэг талст цахиур нь хүчилтөрөгч агуулдаг. Тодорхой температурт нэг талст цахиур дахь хүчилтөрөгч нь электроныг өгч, хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгчийн донор болж хувирна. Эдгээр электронууд нь цахиурын ялтас дахь хольцтой нэгдэж, цахиур ялтсын эсэргүүцэлд нөлөөлнө.
Зуухны зуух: устөрөгч эсвэл аргоны орчинд зуухны температурыг 1000-1200 ° C хүртэл өсгөдөг зуухыг хэлнэ. Дулаан байлгаж, хөргөх замаар өнгөлсөн цахиурын гадаргын ойролцоох хүчилтөрөгчийг ууршуулж, гадаргуугаас нь салгаж, хүчилтөрөгчийг тунадасжуулах, давхаргад хүргэдэг.
Цахиурын гадарга дээрх бичил согогийг уусгах, цахиурын гадаргын ойр орчмын бохирдлыг багасгах, согогийг багасгах, цахиурын гадарга дээр харьцангуй цэвэр талбай үүсгэх процессын төхөөрөмж.
Хатаах зуухыг өндөр температуртай тул өндөр температурт зуух гэж нэрлэдэг. Цахиурын ялтсыг нөхөх процессыг тус салбарынхан мөн нэрлэдэг.
Цахиурын ялтсыг цэвэрлэх зуухыг дараахь байдлаар хуваана.
-Хэвтээ анивчих зуух;
-Босоо анивчих зуух;
-Хурдан хатаах зуух.
Хэвтээ тэнхлэгийн зуух ба босоо зуухны гол ялгаа нь урвалын камерын байршлын чиглэл юм.
Хэвтээ тэнхлэгийн зуухны урвалын камер нь хэвтээ бүтэцтэй бөгөөд нэг хэсэг цахиурын хавтанцарыг зөөлрүүлэх зуухны урвалын камерт нэгэн зэрэг ачиж болно. Хагалах хугацаа нь ихэвчлэн 20-30 минут байдаг боловч урвалын камер нь халаах процесст шаардагдах температурт хүрэхийн тулд илүү удаан халаах шаардлагатай байдаг.
Босоо тэнхлэгийн зуухны үйл явц нь цахиурын зүсмэлийг нэгэн зэрэг зөөлрүүлэх зуухны урвалын камерт ачих аргыг ашигладаг. Урвалын камер нь босоо бүтэцтэй бөгөөд энэ нь цахиурын хавтангуудыг кварцын завинд хэвтээ байдлаар байрлуулах боломжийг олгодог.
Үүний зэрэгцээ, кварцын завь нь урвалын камерт бүхэлдээ эргэлдэж чаддаг тул урвалын камерын температур жигд, цахиур хавтан дээрх температурын хуваарилалт жигд, жигд жигд шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч босоо тэнхлэгийн зуухны процессын өртөг нь хэвтээ тэнхлэгийн зуухнаас өндөр байдаг.
Хурдан зөөлрүүлэх зуух нь галоген вольфрамын чийдэнг ашиглан цахиур ялтсыг шууд халаах бөгөөд энэ нь 1-ээс 250°С/с-ийн өргөн хүрээнд хурдан халаах эсвэл хөргөх боломжтой. Халаалт эсвэл хөргөлтийн хурд нь уламжлалт халаах зуухнаас илүү хурдан байдаг. Урвалын тасалгааны температурыг 1100 хэмээс дээш халаахад хэдхэн секунд л болно.
———————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera хангах боломжтойбал чулуун хэсгүүд,зөөлөн/хатуу эсгий,цахиурын карбидын эд анги, CVD цахиурын карбидын эд анги, баSiC/TaC бүрсэн хэсгүүд30 хоногийн дотор хагас дамжуулагчийн бүрэн процессоор .
Хэрэв та дээрх хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнийг сонирхож байгаа бол, анх удаа бидэнтэй холбоо барина уу.
Утас: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Шуудангийн цаг: 2024 оны 8-р сарын 26-ны хооронд