Processo detalhado de fabricação de semicondutores de wafer de silício

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Primeiro, coloque silício policristalino e dopantes no cadinho de quartzo no forno de cristal único, aumente a temperatura para mais de 1000 graus e obtenha silício policristalino em estado fundido.

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O crescimento do lingote de silício é um processo de transformação do silício policristalino em silício monocristalino. Depois que o silício policristalino é aquecido até se tornar líquido, o ambiente térmico é controlado com precisão para se transformar em cristais únicos de alta qualidade.

Conceitos relacionados:
Crescimento de cristal único:Depois que a temperatura da solução de silício policristalino estiver estável, o cristal semente é lentamente abaixado no fundido de silício (o cristal semente também será derretido no fundido de silício) e, em seguida, o cristal semente é levantado a uma certa velocidade para a semeadura processo. Em seguida, os deslocamentos gerados durante o processo de semeadura são eliminados através da operação de estritamento. Quando o pescoço é encolhido até um comprimento suficiente, o diâmetro do silício monocristalino é aumentado até o valor alvo ajustando a velocidade de tração e a temperatura, e então o diâmetro igual é mantido para crescer até o comprimento alvo. Finalmente, para evitar que o deslocamento se estenda para trás, o lingote de cristal único é acabado para obter o lingote de cristal único acabado e, em seguida, é retirado após o resfriamento da temperatura.

Métodos para preparar silício monocristalino:Método CZ e método FZ. O método CZ é abreviado como método CZ. A característica do método CZ é que ele se resume em um sistema térmico de cilindro reto, usando aquecimento por resistência de grafite para derreter o silício policristalino em um cadinho de quartzo de alta pureza e, em seguida, inserindo o cristal semente na superfície fundida para soldagem, enquanto girando o cristal de semente e depois invertendo o cadinho. O cristal semente é levantado lentamente para cima e, após os processos de semeadura, alargamento, rotação do ombro, crescimento de diâmetro igual e cauda, ​​​​é obtido um único cristal de silício.

O método de fusão por zona é um método que utiliza lingotes policristalinos para derreter e cristalizar cristais semicondutores em diferentes áreas. A energia térmica é usada para gerar uma zona de fusão em uma extremidade da haste semicondutora e, em seguida, um único cristal semente de cristal é soldado. A temperatura é ajustada para fazer com que a zona de fusão se mova lentamente para a outra extremidade da haste e, através de toda a haste, um único cristal cresce, e a orientação do cristal é a mesma do cristal semente. O método de fusão por zona é dividido em dois tipos: método de fusão por zona horizontal e método de fusão por zona de suspensão vertical. O primeiro é usado principalmente para a purificação e crescimento de cristais únicos de materiais como germânio e GaAs. O último consiste em usar uma bobina de alta frequência em uma atmosfera ou forno a vácuo para gerar uma zona fundida no contato entre o cristal de semente de cristal único e a haste de silício policristalino suspensa acima dele e, em seguida, mover a zona fundida para cima para crescer um único cristal.

Cerca de 85% das pastilhas de silício são produzidas pelo método Czochralski e 15% das pastilhas de silício são produzidas pelo método de fusão por zona. De acordo com o pedido, o silício monocristalino cultivado pelo método Czochralski é usado principalmente para produzir componentes de circuitos integrados, enquanto o silício monocristalino cultivado pelo método de fusão por zona é usado principalmente para semicondutores de potência. O método Czochralski possui um processo maduro e é mais fácil de cultivar silício monocristalino de grande diâmetro; o método de fusão por zona não entra em contato com o recipiente, não é fácil de ser contaminado, tem uma pureza mais alta e é adequado para a produção de dispositivos eletrônicos de alta potência, mas é mais difícil cultivar silício de cristal único de grande diâmetro, e geralmente é usado apenas para 8 polegadas ou menos de diâmetro. O vídeo mostra o método Czochralski.

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Devido à dificuldade de controlar o diâmetro da haste de silício monocristalino no processo de extração do monocristal, a fim de obter hastes de silício de diâmetros padrão, como 6 polegadas, 8 polegadas, 12 polegadas, etc. cristal, o diâmetro do lingote de silício será laminado e retificado. A superfície da haste de silício após a laminação é lisa e o erro de tamanho é menor.

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Usando tecnologia avançada de corte de fio, o lingote de cristal único é cortado em pastilhas de silício de espessura adequada por meio de equipamento de corte.

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Devido à pequena espessura da pastilha de silício, a borda da pastilha de silício após o corte é muito afiada. O objetivo do desbaste de arestas é formar uma aresta lisa e não será fácil quebrá-las na futura fabricação de cavacos.

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LAPPING consiste em adicionar o wafer entre a placa de seleção pesada e a placa de cristal inferior, aplicar pressão e girar com o abrasivo para tornar o wafer plano.

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A gravação é um processo para remover o dano superficial do wafer, e a camada superficial danificada pelo processamento físico é dissolvida por solução química.

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A retificação dupla-face é um processo para tornar o wafer mais plano e remover pequenas saliências na superfície.

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RTP é um processo de aquecimento rápido do wafer em poucos segundos, de modo que os defeitos internos do wafer sejam uniformes, as impurezas metálicas sejam suprimidas e a operação anormal do semicondutor seja evitada.

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O polimento é um processo que garante a suavidade da superfície por meio de usinagem de precisão superficial. O uso de pasta de polimento e pano de polimento, combinado com temperatura, pressão e velocidade de rotação adequadas, pode eliminar a camada de dano mecânico deixada pelo processo anterior e obter pastilhas de silício com excelente planicidade superficial.

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O objetivo da limpeza é remover matéria orgânica, partículas, metais, etc. remanescentes na superfície da pastilha de silício após o polimento, de modo a garantir a limpeza da superfície da pastilha de silício e atender aos requisitos de qualidade do processo subsequente.

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O testador de planicidade e resistividade detecta o wafer de silício após o polimento e limpeza para garantir que a espessura, planicidade, planicidade local, curvatura, empenamento, resistividade, etc. do wafer de silício polido atendam às necessidades do cliente.

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A CONTAGEM DE PARTÍCULAS é um processo para inspecionar com precisão a superfície do wafer, e os defeitos e a quantidade da superfície são determinados por espalhamento de laser.

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EPI GROWING é um processo para o crescimento de filmes de cristal único de silício de alta qualidade em pastilhas de silício polido por deposição química em fase de vapor.

Conceitos relacionados:Crescimento epitaxial: refere-se ao crescimento de uma única camada de cristal com certos requisitos e a mesma orientação do cristal que o substrato em um único substrato de cristal (substrato), assim como o cristal original se estendendo para fora por uma seção. A tecnologia de crescimento epitaxial foi desenvolvida no final dos anos 1950 e início dos anos 1960. Naquela época, para fabricar dispositivos de alta frequência e alta potência, era necessário reduzir a resistência da série do coletor, e o material era necessário para suportar alta tensão e alta corrente, por isso era necessário crescer um fino de alta- camada epitaxial de resistência sobre um substrato de baixa resistência. A nova camada de cristal único cultivada epitaxialmente pode ser diferente do substrato em termos de tipo de condutividade, resistividade, etc., e cristais únicos multicamadas de diferentes espessuras e requisitos também podem ser cultivados, melhorando muito a flexibilidade do design do dispositivo e o desempenho do dispositivo.

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Embalagem é a embalagem dos produtos finais qualificados.


Horário da postagem: 05 de novembro de 2024