Proceso detallado de fabricación de semiconductores de obleas de silicio.

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Primero, se coloca silicio policristalino y dopantes en el crisol de cuarzo en el horno monocristalino, se eleva la temperatura a más de 1000 grados y se obtiene silicio policristalino en estado fundido.

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El crecimiento de lingotes de silicio es un proceso de conversión de silicio policristalino en silicio monocristalino. Después de calentar el silicio policristalino hasta convertirlo en líquido, el entorno térmico se controla con precisión para que crezca hasta convertirse en monocristales de alta calidad.

Conceptos relacionados:
Crecimiento monocristalino:Después de que la temperatura de la solución de silicio policristalino se estabiliza, el cristal semilla se baja lentamente a la masa fundida de silicio (el cristal semilla también se fundirá en la masa fundida de silicio), y luego el cristal semilla se eleva a una cierta velocidad para la siembra. proceso. Luego, las dislocaciones generadas durante el proceso de siembra se eliminan mediante la operación de estrechamiento. Cuando el cuello se contrae a una longitud suficiente, el diámetro del silicio monocristalino se amplía hasta el valor objetivo ajustando la velocidad de tracción y la temperatura, y luego se mantiene el diámetro igual para crecer hasta la longitud objetivo. Finalmente, para evitar que la dislocación se extienda hacia atrás, se termina el lingote monocristalino para obtener el lingote monocristalino terminado, y luego se saca después de que se enfríe la temperatura.

Métodos para preparar silicio monocristalino:Método CZ y método FZ. El método CZ se abrevia como método CZ. La característica del método CZ es que se resume en un sistema térmico de cilindro recto, que utiliza calentamiento por resistencia de grafito para fundir el silicio policristalino en un crisol de cuarzo de alta pureza y luego inserta el cristal semilla en la superficie fundida para soldar, mientras rotar el cristal semilla y luego invertir el crisol. El cristal semilla se levanta lentamente hacia arriba y, después de los procesos de siembra, agrandamiento, rotación de hombros, crecimiento de igual diámetro y cola, se obtiene un silicio monocristalino.

El método de fusión por zonas es un método que utiliza lingotes policristalinos para fundir y cristalizar cristales semiconductores en diferentes áreas. Se utiliza energía térmica para generar una zona de fusión en un extremo de la varilla semiconductora y luego se suelda un cristal semilla monocristalino. La temperatura se ajusta para hacer que la zona de fusión se mueva lentamente hacia el otro extremo de la varilla y, a través de toda la varilla, crece un solo cristal, y la orientación del cristal es la misma que la del cristal semilla. El método de fusión por zonas se divide en dos tipos: método de fusión por zonas horizontales y método de fusión por zonas en suspensión vertical. El primero se utiliza principalmente para la purificación y el crecimiento monocristalino de materiales como el germanio y GaAs. Este último consiste en utilizar una bobina de alta frecuencia en una atmósfera o en un horno de vacío para generar una zona fundida en el contacto entre el cristal semilla monocristalino y la varilla de silicio policristalino suspendida sobre él, y luego mover la zona fundida hacia arriba para hacer crecer una única. cristal.

Aproximadamente el 85% de las obleas de silicio se producen mediante el método de Czochralski y el 15% de las obleas de silicio se producen mediante el método de fusión por zonas. Según la solicitud, el silicio monocristalino cultivado mediante el método Czochralski se utiliza principalmente para producir componentes de circuitos integrados, mientras que el silicio monocristalino cultivado mediante el método de fusión por zonas se utiliza principalmente para semiconductores de potencia. El método Czochralski tiene un proceso maduro y es más fácil cultivar silicio monocristalino de gran diámetro; el método de fusión por zonas no entra en contacto con el recipiente, no es fácil de contaminar, tiene una mayor pureza y es adecuado para la producción de dispositivos electrónicos de alta potencia, pero es más difícil cultivar silicio monocristalino de gran diámetro. y generalmente solo se usa para 8 pulgadas o menos de diámetro. El vídeo muestra el método Czochralski.

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Debido a la dificultad de controlar el diámetro de la varilla de silicio monocristal en el proceso de extracción del monocristal, con el fin de obtener varillas de silicio de diámetros estándar, tales como 6 pulgadas, 8 pulgadas, 12 pulgadas, etc. cristal, el diámetro del lingote de silicio será laminado y molido. La superficie de la varilla de silicona después del laminado es lisa y el error de tamaño es menor.

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Utilizando tecnología avanzada de corte de alambre, el lingote monocristal se corta en obleas de silicio de espesor adecuado mediante un equipo de corte.

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Debido al pequeño espesor de la oblea de silicio, el borde de la oblea de silicio después del corte queda muy afilado. El propósito del pulido de bordes es formar un borde liso y que no sea fácil de romper en la futura fabricación de virutas.

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LAPEAR consiste en agregar la oblea entre la placa de selección pesada y la placa de cristal inferior, y aplicar presión y girar con el abrasivo para aplanar la oblea.

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El grabado es un proceso para eliminar el daño superficial de la oblea, y la capa superficial dañada por el procesamiento físico se disuelve mediante una solución química.

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El pulido de doble cara es un proceso para aplanar la oblea y eliminar pequeñas protuberancias en la superficie.

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RTP es un proceso de calentamiento rápido de la oblea en unos pocos segundos, de modo que los defectos internos de la oblea sean uniformes, se supriman las impurezas metálicas y se evite el funcionamiento anormal del semiconductor.

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El pulido es un proceso que garantiza la suavidad de la superficie mediante un mecanizado de precisión de la superficie. El uso de lechada de pulido y paño de pulido, combinado con temperatura, presión y velocidad de rotación adecuadas, puede eliminar la capa de daño mecánico dejada por el proceso anterior y obtener obleas de silicio con excelente planitud superficial.

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El propósito de la limpieza es eliminar la materia orgánica, partículas, metales, etc. que quedan en la superficie de la oblea de silicio después del pulido, para garantizar la limpieza de la superficie de la oblea de silicio y cumplir con los requisitos de calidad del proceso posterior.

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El probador de planitud y resistividad detecta la oblea de silicio después del pulido y limpieza para garantizar que el espesor, planitud, planitud local, curvatura, deformación, resistividad, etc. de la oblea de silicio pulida satisfagan las necesidades del cliente.

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EL CONTEO DE PARTÍCULAS es un proceso para inspeccionar con precisión la superficie de la oblea, y los defectos y la cantidad de la superficie se determinan mediante dispersión láser.

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EPI GROWING es un proceso para cultivar películas monocristalinas de silicio de alta calidad sobre obleas de silicio pulidas mediante deposición química en fase de vapor.

Conceptos relacionados:Crecimiento epitaxial: se refiere al crecimiento de una capa de cristal único con ciertos requisitos y la misma orientación del cristal que el sustrato en un sustrato de cristal único (sustrato), al igual que el cristal original que se extiende hacia afuera en una sección. La tecnología de crecimiento epitaxial se desarrolló a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. En ese momento, para fabricar dispositivos de alta frecuencia y alta potencia, era necesario reducir la resistencia en serie del colector, y se requería que el material resistiera alto voltaje y alta corriente, por lo que era necesario hacer crecer un delgado de alta potencia. capa epitaxial de resistencia sobre un sustrato de baja resistencia. La nueva capa monocristalina cultivada epitaxialmente puede ser diferente del sustrato en términos de tipo de conductividad, resistividad, etc., y también se pueden cultivar monocristales multicapa de diferentes espesores y requisitos, mejorando así en gran medida la flexibilidad del diseño del dispositivo y la rendimiento del dispositivo.

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El embalaje es el embalaje de los productos finales calificados.


Hora de publicación: 05-nov-2024