Apparecchiature di processo per semiconduttori: fabbricazione di wafer

Il processo di preparazione del wafer: trasformare la sabbia in wafer di silicio su cui poter incidere le linee richiede un processo lungo e complesso. Questa notizia si concentra sui seguenti processi: purificazione del silicio, estrazione dei cristalli, taglio, lucidatura, fino alla produzione di wafer di silicio utilizzabili, e alcuni dettagli del processo principale. I contenuti principali sono l'introduzione al processo, gli obiettivi del processo e la costruzione delle apparecchiature.

Per prima cosa dai un'occhiata ad alcune informazioni di base sui wafer e al percorso del processo.

Le principali dimensioni dei wafer sono wafer di silicio da 4 "e 6" e l'attuale applicazione di wafer di silicio da 8 "e 12" è in espansione. Questi diametri sono 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm. L'aumento del diametro del wafer di silicio riduce il costo di produzione di un singolo chip.

L'attrezzatura per la preparazione dei wafer si riferisce al materiale di polisilicio puro in un determinato diametro e lunghezza del materiale dell'asta di silicio monocristallino, quindi il materiale dell'asta di silicio monocristallino attraverso una serie di lavorazioni meccaniche, trattamenti chimici e altri processi, in un wafer di silicio o silicio epitassiale wafer che soddisfa determinati requisiti di precisione geometrica e requisiti di qualità della superficie, per fornire il substrato di silicio richiesto per le apparecchiature di produzione di chip.

Il tipico processo per la preparazione di wafer di silicio con diametro inferiore a 200 mm è il seguente:

Crescita del singolo cristallo → troncamento → laminazione del diametro esterno → affettatura → smussatura → macinazione → incisione → assorbimento delle impurità → lucidatura → pulizia → epitassia → imballaggio;

1,Caratteristiche dei materiali siliconici

Il silicio è un materiale semiconduttore perché ha quattro elettroni di valenza e si trova insieme ad altri elementi nel gruppo IVA della tavola periodica. Il numero di elettroni di valenza nel silicio lo colloca proprio a metà tra un buon conduttore (1 elettrone di valenza) e un isolante (8 elettroni di valenza).

2,Purificazione del silicio

Il silicio puro non è reperibile in natura e deve essere raffinato e purificato per diventare silicio puro necessario per la produzione. Di solito si trova nella silice (ossido di silicio o SiO2) e in altri silicati. Il silicio deve essere purificato prima di poter essere utilizzato per produrre chip.

3,Ctirando il cristallo

Il processo di produzione del silicio monocristallino dal silicio policristallino è principalmente suddiviso in CZ e FZ. Attualmente la maggior parte dei wafer semiconduttori vengono prodotti con il metodo della czocralasi. Il metodo Czochralski (Czochralski) per cristalli singoli metallici è stato inventato da Cekolowski nel 1916. Il metodo clock-pull in silicio monocristallino comprende fasi di fusione, saldatura, trafilatura del collo, posizionamento della spalla, tornitura della spalla, crescita di diametro uguale e fasi di finitura.

4,Ricottura del wafer di silicio

Effetto del forno di ricottura: si riferisce all'apparecchiatura di processo che nell'ambiente di idrogeno o argon, la temperatura nel forno sale a 1000 ~ 1200 ° C e l'ossigeno vicino alla superficie del wafer di silicio lucidato è volatile dalla superficie attraverso il calore conservazione e raffreddamento, in modo che la precipitazione dell'ossigeno sia stratificata, i microdifetti sulla superficie del wafer di silicio si dissolvano, la quantità di impurità vicino alla superficie del wafer di silicio sia ridotta, i difetti siano ridotti e l'area relativamente pulita si forma sulla superficie del wafer di silicio.

A causa dell'elevata temperatura del tubo del forno di ricottura, è anche chiamato forno ad alta temperatura. Nel settore, il processo di ricottura del wafer di silicio è anche chiamato assorbimento delle impurità.

Il forno di ricottura del wafer di silicio è suddiviso in:

· - forno di ricottura orizzontale;

· - forno di ricottura verticale;

· - Forno di ricottura rapida.

5,Fetta di lingotto di silicio

Le testate e le parti finali del lingotto vengono tagliate e le dimensioni vengono testate (per determinare i parametri di processo per la successiva lavorazione). Al momento, il metodo più comunemente utilizzato è il taglio multifilo, che offre una maggiore efficienza e una migliore qualità di taglio

Il taglio multifilo è un nuovo metodo di taglio in cui l'abrasivo viene portato nell'area di lavorazione dei semiconduttori per la molatura attraverso il movimento alternativo ad alta velocità del filo metallico e i materiali duri e fragili come i semiconduttori vengono tagliati in centinaia di fogli a lo stesso tempo. La macchina da taglio multifilo CNC ha gradualmente sostituito il tradizionale taglio del cerchio interno, diventando il metodo principale di lavorazione del taglio dei wafer di silicio.

6,Bordi arrotondati e superficie abrasiva

Quando un lingotto viene tagliato in wafer, formerà uno spigolo vivo, con bordi, bave, scheggiature, piccole crepe o altri difetti. La forma del bordo e il diametro esterno del wafer devono essere regolati per evitare l'influenza della rottura del bordo sulla resistenza del wafer, danni alla superficie del wafer e trasporto di particelle inquinanti nel post-processo. Il processo di rettifica rimuove i segni della sega e le rotture sulla superficie del wafer durante il taglio, in modo che la superficie del wafer soddisfi la finitura richiesta.

7,Acquaforte

Una soluzione chimica viene utilizzata per rimuovere lo strato danneggiato sulla superficie del wafer a causa della pressione di lavorazione.

8,Lucidatura

Lucidatura del wafer utilizzando un impasto ultrafine (diametro delle particelle 10~100 nm, composto da Al2O3, SiO2 o CeO2), combinato con pressione, erosione, metodi meccanici e chimici per lucidare la superficie del wafer tra le due guarnizioni rotanti, per ottenere un'eccellente planarità superficiale .

Il processo di lucidatura (di seguito denominato metodo di lucidatura) può essere suddiviso in linea di principio nelle seguenti tre categorie a seconda dell'azione tra il liquido lucidante e la superficie del wafer di silicio.

1.Lucidatura meccanica

Attualmente il metodo di lucidatura meccanica non viene generalmente più utilizzato nell'industria.

2.Lucidatura chimica

Nella produzione industriale, la lucidatura chimica viene solitamente utilizzata solo come pretrattamento prima della lucidatura, piuttosto che come semplice processo di lucidatura.

3.Metodo di lucidatura chimico-meccanica(CMP)

Il metodo di lucidatura chimico-meccanica utilizza il duplice effetto del liquido lucidante sulla superficie della rettifica meccanica del wafer di silicio e della corrosione chimica e presenta i vantaggi sia della lucidatura meccanica che della lucidatura chimica. CMP è una delle tecnologie sviluppate dall'industria per produrre wafer di grande diametro ed è il metodo di lucidatura più comunemente utilizzato nella moderna industria manifatturiera dei semiconduttori.

9,Pulizia

Pulisci accuratamente i wafer con prodotti chimici ultra puri per rimuovere i contaminanti dal processo

10,Ispezione

Attraverso l'ispezione ottica, garantire che le dimensioni, la forma, la finitura superficiale, la planarità e altri indicatori tecnici del wafer soddisfino le specifiche.

Fountyl Technologies PTE Ltd, si concentra sull'industria manifatturiera dei semiconduttori, i prodotti principali includono: mandrino a perno, mandrino in ceramica porosa, effettore finale in ceramica, trave quadrata in ceramica, mandrino in ceramica, benvenuto per contatto e negoziazione!