A magas technikai arénában a szilícium ostyák a modern elektronika sarokköveként állnak, és mindent az okostelefonoktól a szuperszámítógépekig erősítenek. Dedikált szilícium -ostya -beszállítóként első kézből tanúi voltam a számos kihívásnak, amelyek ezeknek a kritikus alkatrészeknek a gyártásával járnak. A blogbejegyzés célja, hogy belemerüljön a szilícium ostya gyártásában szembesülő bonyolultságokba és akadályokba.
Tisztasági követelmények
A szilícium ostya gyártásának egyik legjelentősebb kihívása a tisztaság szükséges szintjének elérése és fenntartása. A ostya előállításában használt szilíciumnak rendkívül magas tisztaságúnak kell lennie, amelyet gyakran "9 - kilenc" tisztaságnak neveznek, ami 99,9999999% tisztaságot jelent. Még a legkisebb szennyeződés is káros hatással lehet a félvezető eszközök teljesítményére.
A tisztítási eljárás során a nyers szilícium anyagot, általában fémkohászati fokú szilikon formájában, több kémiai folyamaton keresztül finomítják. Az egyik általános módszer a Siemens -eljárás, ahol a szilícium sósavval reagál, hogy triklór -szilán képződjön, amelyet ezután desztillálnak a szennyeződések eltávolítása céljából, és végül hidrogén alkalmazásával redukálják a szilikonra. Ez a folyamat azonban nemcsak energia - intenzív, hanem szigorú ellenőrzést is igényel annak biztosítása érdekében, hogy ne kerüljenek új szennyeződések.
Még a tisztítási lépés után is a tisztaság fenntartása a későbbi gyártási folyamatok során ugyanolyan kihívást jelent. A gyártási környezetet rendkívül tiszta, szigorú légszűrő rendszerekkel kell tartani, hogy megakadályozzák a porrészecskéket és más szennyező anyagokat az ostyákra. Bármely idegen részecske hibákat okozhat a félvezető áramkörökben, ami az eszközhibákhoz vezet.
Kristálynövekedés
A szilícium ostya gyártásának másik kritikus szempontja a kristálynövekedés. A legtöbb szilícium ostya egyetlen - kristály -szilíciumból készül, amelynek nagyon rendezett atomszerkezete van. Az egyedülálló - kristály szilícium termesztésének leggyakoribb módszere a czochralski folyamat. Ebben a folyamatban egy kis vetőmagkristályt belemerülnek egy olvadt szilíciumfürdőbe, és mivel a vetőmagot lassan kihúzzák, az olvadt szilícium megszilárdul, és egy nagy, egyetlen kristályrúdot képez.
A tökéletes egy -kristályszerkezet elérése azonban rendkívül nehéz. Különböző tényezők befolyásolhatják a kristály növekedését, például a hőmérsékleti gradienseket, a szennyeződések jelenlétét és a mechanikai rezgéseket. Az olvadt szilícium hőmérsékleti gradiensei stresszt okozhatnak a növekvő kristályban, ami olyan hibákhoz vezet, mint például a diszlokációk. Ezek a diszlokációk terjedhetnek a kristályon keresztül, és befolyásolhatják az ostyán gyártott félvezető eszközök teljesítményét.
A felnőtt rúd átmérőjének és hosszának szabályozása szintén kihívást jelent. Ahogy a nagyobb átmérőjű ostyák iránti kereslet növekszik a gyártás hatékonyságának javítása érdekében, a nagyobb egy -egy -kristályrögzítések nehezebbé válnak. A nagyobb rúd a növekedési paraméterek pontosabb irányítását igényli, és az eltérés nem egységes kristályminőséget eredményezhet az ostya területén.
Ostya szeletelése és polírozása
Miután az egyetlen - kristályrúdot termesztik, azt vékony ostyákba kell szeletelni. Ezt a folyamatot ostya szeletelőnek nevezik. A szeletelési folyamatnak rendkívül pontosnak kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy az ostyák egyenletes vastagságúak és sima felületük legyen. A gyémánt - huzalfűrészeket általában használják a szeleteléshez, de még ezekkel a fejlett eszközökkel is vannak kihívások.
A szeletelési folyamat mechanikai stresszt okozhat az ostyákon, amelyek mikro -repedéseket és felületi károkat okozhatnak. Ezek a hibák befolyásolhatják a félvezető eszközök teljesítményét és csökkenthetik a gyártási folyamat hozamát. A szeletelés után az ostyákat meg kell csiszolni a tükör elérése érdekében - például a felületi kivitel. A polírozás egy multi -lépéses folyamat, amely magában foglalja a kémiai - mechanikai síkosítással (CMP).
A CMP kémiai maratás és mechanikus kopás kombinációját használja a felületi szabálytalanságok eltávolításához és a lapos felület eléréséhez. A polírozási folyamat szabályozása azonban nehéz. A polírozás túl sok anyagot távolíthat el, miközben a polírozás a felületi érdességet hagyhatja. A CMP -ben használt polírozó iszapot gondosan meg kell fogalmazni annak biztosítása érdekében, hogy az új szennyező anyagok bevezetése nélkül biztosítsa a kémiai és mechanikai hatás megfelelő egyensúlyát.
Mintaátvitel és miniatürizálás
Ahogy a félvezető ipar tovább fejlődik, állandó igény van a kisebb és erősebb eszközökre. Ez vezetett az egyre szükség szükségességéhez - kisebb áramköri minták a szilícium ostyákon. Ezeknek a mikroszkopikus mintáknak az ostyákra történő átvitelének folyamatát fotolitográfiának nevezzük.
A fotolitográfiában fotorezisztensnek nevezett fényérzékeny anyagot alkalmaznak az ostya felületére. Ezután egy maszkot helyezünk el a kívánt áramköri mintával az ostya fölé, és az ultraibolya fényt a maszkon keresztül a fotorezistra ragyognak. A fotorezist kitett területeit eltávolítják vagy megkeményítik, a használt fotorezist típusától függően, és mintát hoznak létre az ostyán.
Mivel azonban az áramköri minták kisebbek, elérve a nanométer skálát, a fotolitográfia számos kihívással néz szembe. Az egyik fő kihívás a fény diffrakciós határértéke. Ahogy a fotolitográfiában használt fény hullámhossza megközelíti az áramköri minták méretét, a fényhullámok diffrafálódnak, megnehezítve a minta pontos átvitelét az ostyára.
Ennek a kihívásnak a leküzdése érdekében új technológiákat fejlesztettek ki, mint például a szélsőséges ultraibolya (EUV) litográfia. Az EUV litográfia sokkal rövidebb hullámhosszú fényt használ, mint a hagyományos ultraibolya fény, lehetővé téve a kisebb minták átvitelét. Az EUV litográfia azonban rendkívül összetett és drága. Az EUV fényforrást nehéz generálni és karbantartani, és az EUV litográfiában használt maszkok szintén nagyon drágák, és speciális kezelést igényelnek.
Vastagság és laposság szabályozása
A szilícium ostyáknak egyenletes vastagságú és nagyfokú laposságúnak kell lenniük. A vastagság vagy a síkság bármilyen változása problémákat okozhat a félvezető gyártási folyamat során, például a litográfiai minták eltérése és a vékony fóliák egyenetlen lerakódása.
Az ostyák vastagságának mérése és szabályozása a gyártás során kihívást jelentő feladat. A vastagságváltozások a nem egységes kristálynövekedés, a szeletelési hibák vagy az egyenetlen polírozás miatt fordulhatnak elő. A fejlett metrológiai eszközöket használják az ostyák vastagságának több ponton történő mérésére, és a visszacsatolás -szabályozó rendszereket alkalmazzák a gyártási folyamatok ennek megfelelő beállítására.
A síkságvezérlés ugyanolyan fontos. Az ostya felületének néhány nanométeren belül laposnak kell lennie a teljes ostya területén. Bármely helyi vagy globális eltérés a laposságtól fókuszproblémákhoz vezethet a fotolitográfia során, és befolyásolhatja a félvezető eszközök teljesítményét. A speciális polírozási és slanarizációs technikákat alkalmazzák a szükséges laposság eléréséhez, de a későbbi gyártási lépések során a laposság fenntartása szintén kihívást jelent.
Költség és hozam
A költség mindig jelentős tényező a szilícium ostya gyártásában. A tisztításhoz, a kristálynövekedéshez, a szeleteléshez, a polírozáshoz és a litográfiahoz szükséges magas műszaki eszközök rendkívül drágák. Ezenkívül a gyártási folyamat során az energiafogyasztás szintén jelentős, hozzájárulva az összköltséghez.
A hozam egy másik kritikus szempont. A hozam a gyártott ostyák számából előállított jó ostyák százalékára utal. A fent említett különféle kihívások, például szennyeződések, kristályhibák és mintázatátviteli kérdések miatt nehéz a magas hozam elérése. Az alacsony hozam azt jelenti, hogy több ostyát kell előállítani ahhoz, hogy elegendő számú jó ostyát kapjanak, növelve a jó ostya költségeit.
A hozam javítása érdekében a gyártóknak befektetniük kell a fejlett minőség -ellenőrzési rendszerekbe és a folyamat optimalizálásába. Ez magában foglalja a fejlett ellenőrző eszközök használatát a hibák észlelésére a gyártási folyamat korai szakaszában, valamint a gyártási paraméterek kiigazításához a hibák megismétlődésének megakadályozása érdekében.
Következtetés
Összegezve, a szilícium ostya gyártása rendkívül összetett és kihívást jelentő folyamat. A magas tisztaságú szilícium elérésétől a tökéletes egyszemélyes kristályok növekedéséig, a szeleteléshez, a polírozáshoz és az ostya mintázatához minden lépés szigorú ellenőrzést és fejlett technológiát igényel. Mivel a kisebb, erősebb félvezető eszközök iránti kereslet tovább növekszik, a szilícium -ostya gyártásának kihívásai csak kiemelkedőbbek lesznek.
Cégünkben folyamatosan igyekszünk leküzdeni ezeket a kihívásokat és javítani a gyártási folyamatainkat. A legújabb technológiákba és berendezésekbe fektetünk be, hogy biztosítsuk a szilícium ostyáink legmagasabb minőségét. Termékek széles skáláját kínáljuk, beleértve6 hüvelykes zafír ostya,Germánium, és2 ", 3" és 4 "Inp szubsztrát-
Ha Ön a magas színvonalú szilícium ostyák vagy más kapcsolódó termékek piacán tartózkodik, akkor szívesen megvitatnánk az Ön igényeit. Szakértői csapatunk készen áll arra, hogy a legjobb megoldásokat és támogatást nyújtsa Önnek. Vegye fel velünk a kapcsolatot ma, hogy elindítsa a beszerzési vitát, és vizsgálja meg, hogyan tudjuk kielégíteni az Ön egyedi igényeit.
Referenciák
- Sze, SM és NG, KK (2007). A félvezető eszközök fizikája. Wiley - Interscience.
- Madou, MJ (2002). A mikrofabrication alapjai: a miniatürizáció tudománya. CRC Press.
- Campbell, SA (2001). A mikroelektronikus gyártás tudománya és tervezése. Oxford University Press.