Thiết bị xử lý chất bán dẫn: chế tạo wafer

Quá trình chuẩn bị wafer: biến cát thành wafer silicon để có thể khắc đường nét đòi hỏi một quá trình phức tạp và kéo dài. Tin tức này tập trung vào các quy trình sau: tinh chế silicon, kéo tinh thể, cắt, đánh bóng, đến sản xuất các tấm silicon có thể sử dụng được và một số chi tiết của quy trình chính. Nội dung chính là giới thiệu quy trình, mục tiêu quy trình và xây dựng thiết bị.

Trước tiên hãy xem một số thông tin cơ bản về wafer và lộ trình của quy trình.

Kích thước tấm wafer chính là tấm silicon 4 "và 6", và ứng dụng hiện tại của tấm silicon 8 "và 12" đang được mở rộng. Các đường kính này là 100mm, 150mm, 200mm, 300mm. Việc tăng đường kính của tấm bán dẫn silicon giúp giảm chi phí sản xuất một con chip.

Thiết bị chuẩn bị wafer đề cập đến vật liệu polysilicon tinh khiết thành vật liệu thanh đơn tinh thể silicon có đường kính và chiều dài nhất định, sau đó vật liệu thanh đơn tinh thể silicon thông qua một loạt quá trình xử lý cơ học, xử lý hóa học và các quy trình khác, thành một tấm wafer silicon hoặc silicon epiticular wafer đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác hình học và yêu cầu về chất lượng bề mặt nhất định, để cung cấp chất nền silicon cần thiết cho thiết bị sản xuất chip.

Quy trình điển hình để chuẩn bị các tấm silicon có đường kính nhỏ hơn 200mm như sau:

Tăng trưởng đơn tinh thể → cắt ngắn → cán đường kính ngoài → cắt → vát → mài → khắc → hấp thụ tạp chất → đánh bóng → làm sạch → epit Wax → đóng gói;

1,Đặc điểm của vật liệu silicon

Silicon là vật liệu bán dẫn vì nó có bốn electron hóa trị và nằm cùng với các nguyên tố khác trong nhóm IVA của bảng tuần hoàn. Số lượng electron hóa trị trong silicon đặt nó ở ngay giữa chất dẫn điện tốt (1 electron hóa trị) và chất cách điện (8 electron hóa trị).

2,Tinh chế silicon

Silicon nguyên chất không thể tìm thấy trong tự nhiên và nó phải được tinh chế và tinh chế để trở thành silicon nguyên chất cần thiết cho sản xuất. Nó thường được tìm thấy trong silica (silicon oxit hoặc SiO2) và các silicat khác. Silicon phải được tinh chế trước khi sử dụng để sản xuất chip.

3,Ckéo tinh thể

Quá trình sản xuất silicon đơn tinh thể từ silicon đa tinh thể chủ yếu được chia thành CZ và FZ. Hiện nay, hầu hết các tấm bán dẫn đều được sản xuất bằng phương pháp czochralase. Phương pháp Czochralski (Czochralski) cho các tinh thể đơn kim loại được Cekolowski phát minh vào năm 1916. Phương pháp kéo đồng hồ silicon đơn tinh thể bao gồm nấu chảy, hàn, kéo cổ, đặt vai, xoay vai, tăng trưởng đường kính bằng nhau và các bước hoàn thiện.

4,Ủ wafer silicon

Tác dụng của lò ủ: Đề cập đến thiết bị xử lý trong môi trường hydro hoặc argon, nhiệt độ trong lò tăng lên 1000 ~ 1200 ° C và oxy gần bề mặt của tấm wafer silicon được đánh bóng dễ bay hơi từ bề mặt qua nhiệt bảo quản và làm mát, sao cho lượng mưa oxy được phân lớp, các khuyết tật vi mô trên bề mặt tấm wafer silicon được hòa tan, lượng tạp chất gần bề mặt của tấm wafer silicon giảm đi, các khuyết tật giảm đi và khu vực tương đối sạch sẽ được hình thành trên bề mặt của tấm wafer silicon.

Do nhiệt độ cao của ống lò của lò ủ nên còn được gọi là lò nhiệt độ cao. Quá trình ủ wafer silicon còn được gọi là hấp thụ tạp chất trong ngành.

Lò ủ wafer silicon được chia thành:

· - lò ủ ngang;

· - lò ủ đứng;

· - Lò ủ nhanh.

5,Miếng phôi silicon

Các đầu và rơ moóc của phôi được cắt bỏ và kích thước được kiểm tra (để xác định các tham số quy trình cho quá trình xử lý tiếp theo). Hiện nay, phương pháp được sử dụng phổ biến hơn là cắt nhiều dây, hiệu quả cao hơn và chất lượng cắt tốt hơn.

Cắt nhiều dây là phương pháp cắt mới trong đó chất mài mòn được đưa vào khu vực xử lý chất bán dẫn để mài thông qua chuyển động tịnh tiến tốc độ cao của dây kim loại, đồng thời các vật liệu cứng và giòn như chất bán dẫn được cắt thành hàng trăm tấm ở tốc độ cao nhất. cùng lúc. Máy cắt nhiều dây CNC đã dần thay thế cách cắt vòng tròn bên trong truyền thống, trở thành phương pháp xử lý cắt wafer silicon chính.

6,Các cạnh tròn và bề mặt mài

Khi một phôi được cắt thành tấm wafer, nó sẽ tạo thành một cạnh sắc, có cạnh, gờ, sứt mẻ, vết nứt nhỏ hoặc các khuyết tật khác. Hình dạng cạnh và đường kính ngoài của wafer cần phải được điều chỉnh để tránh ảnh hưởng của vết nứt cạnh đến độ bền của wafer, làm hỏng bề mặt của wafer và mang các hạt ô nhiễm đến quá trình xử lý sau. Quá trình mài loại bỏ các vết cưa và vết vỡ trên bề mặt wafer trong quá trình cắt, để bề mặt wafer đạt được độ hoàn thiện cần thiết.

7,khắc

Một dung dịch hóa học được sử dụng để khắc đi lớp hư hỏng trên bề mặt wafer do áp suất xử lý.

số 8,đánh bóng

Đánh bóng wafer bằng bùn siêu mịn (đường kính hạt 10 ~ 100nm, bao gồm Al2O3, SiO2 hoặc CeO2), kết hợp với các phương pháp áp suất, xói mòn, cơ học và hóa học để đánh bóng bề mặt wafer giữa hai miếng đệm quay, để có được độ phẳng bề mặt tuyệt vời .

Về nguyên tắc, quy trình đánh bóng (sau đây gọi là phương pháp đánh bóng) có thể được chia thành ba loại sau theo tác động giữa chất lỏng đánh bóng và bề mặt của tấm wafer silicon.

1.Đánh bóng cơ khí

Hiện nay, phương pháp đánh bóng cơ học thường không còn được sử dụng trong công nghiệp.

2.Đánh bóng hóa học

Trong sản xuất công nghiệp, đánh bóng bằng hóa chất thường chỉ được sử dụng như một bước xử lý trước khi đánh bóng chứ không phải chỉ là một quá trình đánh bóng.

3.Phương pháp đánh bóng cơ học hóa học(CMP)

Phương pháp đánh bóng cơ học hóa học sử dụng tác dụng kép của chất lỏng đánh bóng trên bề mặt mài cơ học của tấm silicon và ăn mòn hóa học, đồng thời có ưu điểm là vừa đánh bóng cơ học vừa đánh bóng hóa học. CMP là một trong những công nghệ được ngành phát triển để sản xuất các tấm wafer có đường kính lớn và là phương pháp đánh bóng được sử dụng phổ biến nhất trong ngành sản xuất chất bán dẫn hiện đại.

9,Làm sạch

Làm sạch tấm wafer kỹ lưỡng bằng hóa chất siêu tinh khiết để loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi quy trình

10,Điều tra

Thông qua kiểm tra quang học, đảm bảo rằng kích thước, hình dạng, độ hoàn thiện bề mặt, độ phẳng và các chỉ số kỹ thuật khác của tấm bán dẫn đáp ứng các thông số kỹ thuật.

Fountyl Technologies PTE Ltd, đang tập trung vào ngành sản xuất chất bán dẫn, các sản phẩm chính bao gồm: Mâm cặp chốt, mâm cặp gốm xốp, bộ tác động cuối bằng gốm, dầm vuông gốm, trục chính bằng gốm, vui lòng liên hệ và đàm phán!