Mint a 12 hüvelykes szilícium ostyák vezető szállítója, gyakran kérdeznek tőlem a félvezető ipar ezen kritikus komponensek növekedési módszeréről. Ebben a blogban belemerülem a 12 - hüvelykes szilícium ostyák termesztésének részleteibe, kiemelve az érintett folyamatokat és technológiákat.
A 12 - hüvelykes szilikon ostyák fontosságát
Mielőtt feltárnánk a növekedési módszert, elengedhetetlen megérteni, hogy a 12 - hüvelykes szilícium ostyák miért olyan jelentősek. Ezek az ostyák képezik a fejlett integrált áramkörök (ICS) gyártásának alapját, amelyet az elektronikus eszközök széles skálájában használnak, az okostelefonoktól és a laptopoktól a nagy teljesítményű szerverekig. A nagyobb, 12 hüvelykes ostyák mérete lehetővé teszi további chipek előállítását egyetlen ostyán, növelve a termelési hatékonyságot és csökkentve a chipenkénti költségeket.
A Czochralski módszer: az elsődleges növekedési technika
A 12 - hüvelykes szilikon ostyák termesztésére a leggyakoribb módszer a Czochralski (CZ) módszer. Ezt a folyamatot a lengyel tudós Jan Czochralski 1916 -ban fejlesztette ki, és azóta az iparági szabvány lett a magas színvonalú egyszemélyes - kristály -szilícium előállításához.
1. lépés: A szilícium alapanyag előkészítése
A folyamat a magas tisztaságú polikristályos szilícium előkészítésével kezdődik. Ezt a szilíciumot általában a Siemens -eljárás állítja elő, amely magában foglalja a triklór -szilán (SIHCl₃) hidrogéngázzal történő redukcióját kémiai gőzlerakódás (CVD) reaktorban. A kapott polikristályos szilíciumrudakat ezután kisebb darabokra bontják és kvarc -tégelybe töltik.
2. lépés: A szilícium olvadása
A polikristályos szilíciumot tartalmazó kvarc -tégely egy nagy, lezárt kamrába helyezzük, úgynevezett kristályhullámot. A kamrát inert gáz, általában argon tölti meg, hogy megakadályozza a szilícium oxidációját. Ezután a tégelyt körülvevő indukciós fűtőtestet használják a szilícium hőmérséklete körülbelül 1420 ° C hőmérsékleten, amely a szilícium olvadási pontja.
3. lépés: A kristály vetése
Miután a szilícium megolvadt, egy kis single -kristály szilíciummagot gondosan leengednek az olvadt szilíciumba. A vetőmagkristály jellemzően egy egyedi kristály -szilícium vékony rúdja, specifikus kristályorientációval, általában <100> vagy <111>. A vetőmagkristályt lassan elforgatják és ellenőrzött sebességgel felfelé húzzák, így az olvadt szilícium megszilárdul a mag körül, és egyetlen kristályrúdot képez.
4. lépés: Kristálynövekedés
Mivel a vetőmagkristályt felfelé húzzák, az olvadt szilíciumok ragaszkodnak a növekvő kristály aljához, ami hossza növekszik. A húzás és a forgás sebességét gondosan ellenőrizni kell annak biztosítása érdekében, hogy a kristály egyenletes sebességgel növekszik, és fenntartja a következetes átmérőjét. A növekedési folyamat során az olvadt szilícium hőmérsékletét gondosan ellenőrzik és beállítják, hogy megakadályozzák a kristály hibáinak képződését.
5. lépés: Átmérővezérlés
A 12 hüvelykes szilícium ostya előállításához a növekvő kristály átmérőjét gondosan ellenőrizni kell. Ezt általában olyan visszacsatolás -szabályozó rendszer segítségével hajtják végre, amely figyelemmel kíséri a kristály átmérőjét, és ennek megfelelően beállítja a húzási sebességet és a hőmérsékletet. A kristály növekedésével az átmérő fokozatosan növekszik, amíg el nem éri a kívánt 12 hüvelyk (300 mm).
6. lépés: Hűtés és lágyítás
Miután a kristály elérte a kívánt hosszúságot, a húzási folyamat leáll, és a kristályt lassan szobahőmérsékletre lehűtik. Ez a hűtési folyamat kritikus fontosságú a termikus feszültségek kialakulásának megakadályozása érdekében, ami repedést és egyéb hibákat okozhat. Hűtés után a kristályt általában magas hőmérsékletű kemencében lágyítják, hogy tovább enyhítsék a belső feszültségeket és javítsák a kristály minőségét.
Az úszó zóna módszer: alternatív növekedési technika
Míg a Czochralski módszer a leggyakoribb módszer a 12 - hüvelykes szilícium -ostyák termesztésére, van egy másik technika, az úgynevezett Float - Zone (FZ) módszer, amelyet magas tisztaságú szilícium előállítására használnak speciális alkalmazásokhoz.
Hogyan működik az úszó zóna módszer
Az úszó zóna módszerében egy polikristályos szilícium rudat egy függőleges kamrába helyeznek és indukciós tekercskel melegítik. A rúd alján egy kis olvadt zóna jön létre, és egy -egy kristálymagot érintkeznek az olvadt zónával. A vetőmagot ezután lassan felfelé húzzák, ami az olvadt zóna felfelé mozog, és megszilárdul, és egyetlen kristályrúdba.
Az úszó zóna módszerének előnyei és hátrányai
Az úszó zóna módszernek számos előnye van a czochralski módszerrel szemben. Az egyik fő előnye, hogy magasabb tisztaságú szilíciumot termel, mivel nincs érintkezés az olvadt szilícium és a kvarc tégely között, amely szennyeződéseket vezethet be. Az úszó zóna módszer azonban drágább és lassabb, mint a Czochralski módszer, és általában kisebb átmérőjű ostyák előállításához és olyan alkalmazásokhoz használják, amelyek rendkívül magas - tisztaságú szilíciumot igényelnek, például a sugárzás - edzett eszközök és a magas teljesítményérzékelők előállításához.
Post - 12 - hüvelykes szilícium ostyák növekedési feldolgozása
Miután a szilícium -rúdot termesztették, egy sor növekedés utáni feldolgozási lépések sorozatán megy keresztül, hogy átalakítsa azt egy kész 12 hüvelykes szilícium ostyává.
Szeletelés
A növekedés utáni feldolgozás első lépése a szilícium -rúd vékony ostyákba szeletelése gyémánt - bevonatú fűrészpengével. Az ostyákat általában körülbelül 725 μm vastagságra szeleteljük 12 hüvelykes ostyáknál.
Lapping és polírozás
A szeletelés után az ostyákat lepattanják és csiszolják, hogy eltávolítsák a felületi sérüléseket, és elérjék a sima, sima felületet. A lepattanás magában foglalja a csiszoló iszap használatát, hogy eltávolítson egy kis mennyiségű anyagot az ostya felületéről, míg a polírozás kémiai -mechanikus polírozási (CMP) eljárást használ, hogy még simább felületet érjen el.
Takarítás és ellenőrzés
Miután az ostyákat csiszolták, alaposan megtisztítják azokat, hogy eltávolítsák a maradék szennyező anyagokat. Az ostyákat ezután különféle technikákkal, például optikai mikroszkóppal és pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgálják meg, hogy megfeleljenek a szükséges minőségi előírásoknak.
Következtetés
Összegezve, a 12 hüvelykes szilikon ostyák növekedése összetett és nagyon technikai folyamat, amely pontos ellenőrzést és fejlett technológiát igényel. A Czochralski módszer az iparban alkalmazott elsődleges növekedési technika, de az úszó zóna módszert is használják speciális alkalmazásokhoz. A növekedés után az ostyák egy sor növekedés utáni feldolgozási lépést végeznek, hogy olyan késztermékekké alakítsák át őket, amelyek készen állnak a félvezető iparban.
Ha érdekli a magas minőségű 12 - hüvelykes szilícium ostyák vagy más méretek vásárlása, mint például4 hüvelykes szilikon ostya (100 mm),3 hüvelykes szilícium ostya (76,2 mm), és6 hüvelykes szilikon ostya (150 mm), Kérjük, bátran forduljon hozzánk további információkért, és megvitassa az Ön konkrét követelményeit. Elkötelezettek vagyunk azért, hogy ügyfeleink számára a legmagasabb minőségű termékeket és a kiváló ügyfélszolgálatot biztosítsuk.
Referenciák
- "Szilícium anyagtudomány és technológia", S. Wolf és RN Tauber
- Y. Nishi és R. Doering "félvezető gyártási technológiája"
- "A félvezető gyártási technológia kézikönyve" szerkesztette Y. Nishi és R. Doering