Peralatan proses semikonduktor: fabrikasi wafer

Proses pembuatan wafer: mengubah pasir menjadi wafer silikon yang dapat diukir garis memerlukan proses yang rumit dan panjang. Berita ini berfokus pada proses-proses berikut: pemurnian silikon, penarikan kristal, pemotongan, pemolesan, hingga produksi wafer silikon yang dapat digunakan, dan beberapa detail proses utamanya. Isi utamanya adalah pengenalan proses, tujuan proses, dan konstruksi peralatan.

Pertama lihat beberapa informasi dasar wafer, dan rute prosesnya.

Ukuran wafer utama adalah wafer silikon 4" dan 6", dan penerapan wafer silikon 8" dan 12" saat ini semakin meluas. Diameter ini adalah 100mm, 150mm, 200mm, 300mm. Peningkatan diameter wafer silikon mengurangi biaya produksi satu chip.

Peralatan persiapan wafer mengacu pada bahan polisilikon murni menjadi bahan batang kristal tunggal silikon dengan diameter dan panjang tertentu, dan kemudian bahan batang kristal tunggal silikon melalui serangkaian pemrosesan mekanis, perlakuan kimia, dan proses lainnya, menjadi wafer silikon atau silikon epitaksi wafer yang memenuhi persyaratan akurasi geometrik tertentu dan persyaratan kualitas permukaan, untuk menyediakan substrat silikon yang diperlukan untuk peralatan pembuatan chip.

Proses khas untuk pembuatan wafer silikon dengan diameter kurang dari 200mm adalah sebagai berikut:

Pertumbuhan kristal tunggal → pemotongan → penggulungan diameter luar → pengirisan → chamfering → penggilingan → etsa → penyerapan pengotor → pemolesan → pembersihan → epitaksi → pengemasan;

1,Karakteristik bahan silikon

Silikon merupakan bahan semikonduktor karena memiliki empat elektron valensi dan terletak bersama unsur lain dalam golongan IVA pada tabel periodik. Jumlah elektron valensi pada silikon menempatkannya tepat di tengah-tengah konduktor yang baik (1 elektron valensi) dan isolator (8 elektron valensi).

2,Pemurnian silikon

Silikon murni tidak dapat ditemukan di alam, dan harus dimurnikan dan dimurnikan untuk menjadi silikon murni yang diperlukan untuk produksi. Biasanya ditemukan dalam silika (silikon oksida atau SiO2) dan silikat lainnya. Silikon harus dimurnikan sebelum dapat digunakan untuk membuat keripik.

3,Cmenarik kristal

Proses pembuatan silikon monokristalin dari silikon polikristalin terutama dibagi menjadi CZ dan FZ. Saat ini, sebagian besar wafer semikonduktor diproduksi dengan metode czochralase. Metode Czochralski (Czochralski) untuk kristal tunggal logam ditemukan oleh Cekolowski pada tahun 1916. Metode tarikan jam silikon monokristalin meliputi peleburan, pengelasan, penarikan leher, penempatan bahu, pembubutan bahu, pertumbuhan diameter yang sama, dan langkah penyelesaian.

4,Anil wafer silikon

Efek tungku anil: Ini mengacu pada peralatan proses yang dalam lingkungan hidrogen atau argon, suhu dalam tungku naik hingga 1000 ~ 1200 ° C, dan oksigen di dekat permukaan wafer silikon yang dipoles mudah menguap dari permukaan melalui panas pengawetan dan pendinginan, sehingga pengendapan oksigen berlapis, cacat mikro pada permukaan wafer silikon terlarut, jumlah pengotor di dekat permukaan wafer silikon berkurang, cacat berkurang, dan area relatif bersih terbentuk pada permukaan wafer silikon.

Karena suhu tinggi tabung tungku tungku anil, maka disebut juga tungku suhu tinggi. Proses anil wafer silikon disebut juga penyerapan pengotor di industri.

Tungku anil wafer silikon dibagi menjadi:

· - tungku anil horizontal;

· - tungku anil vertikal;

· - Tungku anil cepat.

5,Irisan ingot silikon

Header dan trailer ingot dipotong dan dimensinya diuji (untuk menentukan parameter proses untuk pemrosesan selanjutnya). Saat ini, metode yang lebih umum digunakan adalah pemotongan multi-kawat, yang memiliki efisiensi lebih tinggi dan kualitas pemotongan lebih baik

Pemotongan multi-kawat adalah metode pemotongan baru di mana bahan abrasif dibawa ke area pemrosesan semikonduktor untuk digiling melalui gerakan bolak-balik berkecepatan tinggi dari kawat logam, dan bahan keras dan rapuh seperti semikonduktor dipotong menjadi ratusan lembar di waktu yang sama. Mesin pemotong multi-kawat CNC secara bertahap menggantikan pemotongan lingkaran dalam tradisional, menjadi cara utama pemrosesan pemotongan wafer silikon.

6,Tepi bulat dan permukaan gerinda

Ketika sebuah ingot dipotong menjadi wafer, akan membentuk tepi yang tajam, dengan pinggiran, gerinda, terkelupas, retakan kecil atau cacat lainnya. Bentuk tepi dan diameter luar wafer perlu disesuaikan untuk menghindari pengaruh retak tepi terhadap kekuatan wafer, kerusakan permukaan wafer dan membawa partikel polusi pada pasca proses. Proses penggilingan menghilangkan bekas gergaji dan kerusakan pada permukaan wafer selama pemotongan, sehingga permukaan wafer memenuhi hasil akhir yang diinginkan.

7,Etsa

Larutan kimia digunakan untuk mengetsa lapisan rusak pada permukaan wafer yang disebabkan oleh tekanan pemrosesan.

8,Pemolesan

Pemolesan wafer menggunakan bubur ultra-halus (diameter partikel 10~100 nm, terdiri dari Al2O3, SiO2 atau CeO2), dikombinasikan dengan metode tekanan, erosi, mekanis dan kimia untuk memoles permukaan wafer di antara dua gasket yang berputar, untuk mendapatkan kerataan permukaan yang sangat baik .

Proses pemolesan (selanjutnya disebut metode pemolesan) pada prinsipnya dapat dibagi menjadi tiga kategori berikut menurut aksi antara cairan pemoles dan permukaan wafer silikon.

1.Pemolesan mekanis

Saat ini, metode pemolesan mekanis umumnya sudah tidak digunakan lagi di industri.

2.Pemolesan kimia

Dalam produksi industri, pemolesan kimia biasanya hanya digunakan sebagai pra-perawatan sebelum pemolesan, bukan sebagai proses pemolesan saja.

3.Metode pemolesan mekanis kimia(CMP)

Metode pemolesan mekanis kimia menggunakan efek ganda cairan pemoles pada permukaan penggilingan mekanis wafer silikon dan korosi kimia, serta memiliki keunggulan pemolesan mekanis dan pemolesan kimia. CMP adalah salah satu teknologi yang dikembangkan oleh industri untuk memproduksi wafer berdiameter besar, dan merupakan metode pemolesan yang paling umum digunakan dalam industri manufaktur semikonduktor modern.

9,Pembersihan

Bersihkan wafer secara menyeluruh dengan bahan kimia ultra murni untuk menghilangkan kontaminan dari proses

10,Inspeksi

Melalui inspeksi optik, pastikan ukuran wafer, bentuk, permukaan akhir, kerataan, dan indikator teknis lainnya memenuhi spesifikasi.

Fountyl Technologies PTE Ltd, berfokus pada industri manufaktur semikonduktor, produk utama meliputi: Pin chuck, chuck keramik berpori, efektor ujung keramik, balok persegi keramik, spindel keramik, selamat datang untuk menghubungi dan negosiasi!