Peralatan proses semikonduktor: fabrikasi wafer

Proses penyediaan wafer: menukar pasir menjadi wafer silikon yang mana garisan boleh diukir memerlukan proses yang kompleks dan panjang. Berita ini memberi tumpuan kepada proses berikut: penulenan silikon, penarikan kristal, pemotongan, penggilap, kepada pengeluaran wafer silikon yang boleh digunakan, dan beberapa butiran proses utama. Kandungan utama ialah pengenalan proses, objektif proses, dan pembinaan peralatan.

Mula-mula lihat beberapa maklumat wafer asas, dan laluan proses.

Saiz wafer utama ialah wafer silikon 4 "dan 6", dan aplikasi semasa wafer silikon 8 "dan 12" sedang berkembang. Diameter ini ialah 100mm, 150mm, 200mm, 300mm. Peningkatan dalam diameter wafer silikon mengurangkan kos pembuatan satu cip.

Peralatan penyediaan wafer merujuk kepada bahan polysilicon tulen ke dalam diameter tertentu dan panjang bahan rod kristal tunggal silikon, dan kemudian bahan rod kristal tunggal silikon melalui satu siri pemprosesan mekanikal, rawatan kimia dan proses lain, menjadi wafer silikon atau silikon epitaxial wafer yang memenuhi keperluan ketepatan geometri dan keperluan kualiti permukaan tertentu, untuk menyediakan substrat silikon yang diperlukan untuk peralatan pembuatan cip.

Proses biasa untuk penyediaan wafer silikon dengan diameter kurang daripada 200mm adalah seperti berikut:

Pertumbuhan kristal tunggal → pemotongan → diameter luar bergolek → menghiris → chamfering → pengisaran → goresan → penyerapan kekotoran → menggilap → pembersihan → epitaksi → pembungkusan;

1,Ciri-ciri bahan silikon

Silikon ialah bahan semikonduktor kerana ia mempunyai empat elektron valens dan terletak bersama unsur lain dalam kumpulan IVA jadual berkala. Bilangan elektron valens dalam silikon meletakkannya tepat di tengah-tengah konduktor yang baik (1 elektron valens) dan penebat (8 elektron valens).

2,Pembersihan silikon

Silikon tulen tidak boleh ditemui dalam alam semula jadi, dan ia mesti ditapis dan disucikan untuk menjadi silikon tulen yang diperlukan untuk pembuatan. Ia biasanya terdapat dalam silika (silikon oksida atau SiO2) dan silikat lain. Silikon mesti ditulenkan sebelum ia boleh digunakan untuk membuat kerepek.

3,Crystal menarik

Proses membuat silikon monohablur daripada silikon polihablur terbahagi kepada CZ dan FZ. Pada masa ini, kebanyakan wafer semikonduktor dihasilkan oleh kaedah czochralase. Kaedah Czochralski (Czochralski) untuk kristal tunggal logam telah dicipta oleh Cekolowski pada tahun 1916. Kaedah tarik jam silikon monohablur termasuk peleburan, kimpalan, lukisan leher, letak bahu, pusingan bahu, pertumbuhan diameter dan langkah penamat yang sama.

4,Penyepuhlindapan wafer silikon

Kesan relau penyepuhlindapan: Ia merujuk kepada peralatan proses yang dalam persekitaran hidrogen atau argon, suhu dalam relau meningkat kepada 1000 ~ 1200 ° C, dan oksigen berhampiran permukaan wafer silikon yang digilap tidak menentu dari permukaan melalui haba pemeliharaan dan penyejukan, supaya pemendakan oksigen berlapis-lapis, kecacatan mikro pada permukaan wafer silikon dibubarkan, jumlah kekotoran berhampiran permukaan wafer silikon dikurangkan, kecacatan berkurangan, dan kawasan yang agak bersih terbentuk pada permukaan wafer silikon.

Kerana suhu tinggi tiub relau relau penyepuhlindapan, ia juga dipanggil relau suhu tinggi. Proses penyepuhlindapan wafer silikon juga dipanggil penyerapan kekotoran dalam industri.

Relau penyepuhlindapan wafer silikon dibahagikan kepada:

· - relau penyepuhlindapan mendatar;

· - relau penyepuhlindapan menegak;

· - Relau penyepuhlindapan pantas.

5,Kepingan jongkong silikon

Pengepala dan treler jongkong dipotong dan dimensi diuji (untuk menentukan parameter proses untuk pemprosesan seterusnya). Pada masa ini, kaedah yang lebih biasa digunakan ialah pemotongan berbilang wayar, yang mempunyai kecekapan yang lebih tinggi dan kualiti pemotongan yang lebih baik

Pemotongan berbilang wayar ialah kaedah pemotongan baharu di mana bahan pelelas dibawa masuk ke kawasan pemprosesan semikonduktor untuk mengisar melalui pergerakan salingan berkelajuan tinggi wayar logam, dan bahan keras dan rapuh seperti semikonduktor dipotong menjadi ratusan kepingan pada pada masa yang sama. Mesin pemotong berbilang wayar CNC telah secara beransur-ansur menggantikan pemotongan bulatan dalaman tradisional, menjadi cara utama pemprosesan pemotongan wafer silikon.

6,Tepi bulat dan permukaan pengisaran

Apabila jongkong dipotong menjadi wafer, ia akan membentuk tepi yang tajam, dengan tepi, burr, sumbing, retak kecil atau kecacatan lain. Bentuk tepi dan diameter luar wafer perlu dilaraskan untuk mengelakkan pengaruh rekahan tepi pada kekuatan wafer, kerosakan pada permukaan wafer dan membawa zarah pencemaran ke pasca proses. Proses pengisaran menghilangkan tanda gergaji dan pecah pada permukaan wafer semasa pemotongan, supaya permukaan wafer memenuhi kemasan yang diperlukan.

7,Goresan

Larutan kimia digunakan untuk menghilangkan lapisan yang rosak pada permukaan wafer yang disebabkan oleh tekanan pemprosesan.

8,Menggilap

Penggilapan wafer menggunakan buburan ultra-halus (diameter zarah 10~100 nm, terdiri daripada Al2O3, SiO2 atau CeO2), digabungkan dengan kaedah tekanan, hakisan, mekanikal dan kimia untuk menggilap permukaan wafer antara dua gasket berputar, untuk mendapatkan kerataan permukaan yang sangat baik. .

Proses penggilap (selepas ini dirujuk sebagai kaedah penggilap) boleh dibahagikan kepada tiga kategori berikut secara prinsipnya mengikut tindakan antara cecair penggilap dan permukaan wafer silikon.

1.Penggilap mekanikal

Pada masa ini, kaedah penggilap mekanikal secara amnya tidak lagi digunakan dalam industri.

2.Penggilap kimia

Dalam pengeluaran perindustrian, penggilap kimia biasanya hanya digunakan sebagai pra-rawatan sebelum menggilap, bukannya sebagai proses penggilapan sahaja.

3.Kaedah penggilap mekanikal kimia(CMP)

Kaedah penggilap mekanikal kimia menggunakan kesan dwi cecair penggilap pada permukaan pengisaran mekanikal wafer silikon dan kakisan kimia, dan mempunyai kelebihan kedua-dua penggilap mekanikal dan penggilap kimia. CMP ialah salah satu teknologi yang dibangunkan oleh industri untuk mengeluarkan wafer berdiameter besar, dan ia merupakan kaedah penggilap yang paling biasa digunakan dalam industri pembuatan semikonduktor moden.

9,Pembersihan

Bersihkan wafer dengan teliti dengan bahan kimia ultra-tulen untuk membuang bahan cemar daripada proses

10,Pemeriksaan

Melalui pemeriksaan optik, pastikan saiz wafer, bentuk, kemasan permukaan, kerataan dan penunjuk teknikal lain memenuhi spesifikasi.

Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！