Наполитанките се главните суровини за производство на интегрирани кола, дискретни полупроводнички уреди и уреди за напојување. Повеќе од 90% од интегрираните кола се направени на наполитанки со висока чистота и висок квалитет.
Опремата за подготовка на нафора се однесува на процесот на правење чисти поликристални силициумски материјали во материјали од силиконски еднокристални прачки со одреден дијаметар и должина, а потоа подложување на материјалите од силиконски еднокристални прачки на серија механичка обработка, хемиски третман и други процеси.
Опрема која произведува силиконски наполитанки или епитаксијални силиконски наполитанки кои исполнуваат одредени барања за геометриска точност и квалитет на површината и ја обезбедува потребната силиконска подлога за производство на чипови.
Типичниот тек на процесот за подготовка на силиконски наполитанки со дијаметар помал од 200 mm е:
Растење на единечни кристали → отсекување → тркалање со надворешен дијаметар → сечење → гребење → мелење → офорт → добивање → полирање → чистење → епитаксија → пакување итн.
Главниот тек на процесот за подготовка на силиконски наполитанки со дијаметар од 300 mm е како што следува:
Еднокристален раст → отсекување → тркалање со надворешен дијаметар → режење → гребење → површинско брусење → офорт → полирање на рабовите → двострано полирање → еднострано полирање → финално чистење → епитакса/жалење → пакување итн.
1.Силициумски материјал
Силиконот е полупроводнички материјал бидејќи има 4 валентни електрони и е во групата IVA на периодниот систем заедно со другите елементи.
Бројот на валентни електрони во силициумот го става токму помеѓу добар спроводник (1 валентен електрон) и изолатор (8 валентни електрони).
Чистиот силикон не се наоѓа во природата и мора да се извлече и прочисти за да биде доволно чист за производство. Обично се наоѓа во силициум диоксид (силициум оксид или SiO2) и други силикати.
Други форми на SiO2 вклучуваат стакло, безбоен кристал, кварц, агат и мачкино око.
Првиот материјал кој се користел како полупроводник бил германиум во 1940-тите и раните 1950-ти, но тој брзо бил заменет со силициум.
Силиконот е избран како главен полупроводнички материјал од четири главни причини:
Изобилство на силиконски материјали: Силиконот е вториот најзастапен елемент на Земјата, со 25% од Земјината кора.
Повисоката точка на топење на силициумскиот материјал овозможува поширока толеранција на процесот: точката на топење на силициумот на 1412°C е многу повисока од точката на топење на германиум на 937°C. Повисоката точка на топење овозможува силиконот да издржи процеси на висока температура.
Силиконските материјали имаат поширок опсег на работна температура;
Природен раст на силициум оксид (SiO2): SiO2 е висококвалитетен, стабилен електричен изолационен материјал и делува како одлична хемиска бариера за заштита на силиконот од надворешна контаминација. Електричната стабилност е важна за да се избегне истекување помеѓу соседните проводници во интегрираните кола. Способноста да се одгледуваат стабилни тенки слоеви од материјалот SiO2 е од фундаментално значење за производството на полупроводнички уреди со метал-оксид со високи перформанси (MOS-FET). SiO2 има слични механички својства како силиконот, овозможувајќи обработка на висока температура без прекумерно искривување на силиконската обланда.
2.Подготовка на нафора
Полупроводничките наполитанки се сечат од рефус полупроводнички материјали. Овој полупроводнички материјал се нарекува кристална шипка, која е израсната од голем блок поликристален и неопфатен внатрешен материјал.
Трансформирањето на поликристален блок во голем единечен кристал и давање на правилна кристална ориентација и соодветна количина на допинг од N-тип или P-тип се нарекува раст на кристалите.
Најчестите технологии за производство на еднокристални силиконски инготи за подготовка на силиконски обланди се методот Czochralski и методот на зонско топење.
2.1 Чохралски метод и монокристална печка Чохралски
Методот Czochralski (CZ), исто така познат како метод Czochralski (CZ), се однесува на процесот на претворање на стопена полупроводничка силициумска течност во цврсти еднокристални силиконски инготи со правилна кристална ориентација и допингувани во N-тип или P- тип.
Во моментов, повеќе од 85% од монокристалниот силициум се одгледува со методот Czochralski.
Еднокристална печка Czochralski се однесува на процесна опрема која ги топи материјалите од полисилициум со висока чистота во течност со загревање во затворена средина со висок вакуум или редок гас (или инертен гас) за заштита, а потоа ги рекристализира за да формира еднокристални силициумски материјали со одредени надворешни димензии.
Принципот на работа на еднокристалната печка е физичкиот процес на рекристализирање на поликристален силициумски материјал во еднокристален силиконски материјал во течна состојба.
Монокристалната печка CZ може да се подели на четири дела: тело на печката, систем за механички пренос, систем за контрола на греење и температура и систем за пренос на гас.
Телото на печката вклучува шуплина на печката, оска на семениот кристал, кварцен сад, лажица за допинг, капак од семе кристал и прозорец за набљудување.
Шуплината на печката треба да се осигура дека температурата во печката е рамномерно распоредена и може добро да ја исфрли топлината; оската на семениот кристал се користи за придвижување на семениот кристал да се движи нагоре и надолу и да се ротира; нечистотиите кои треба да се допингуваат се ставаат во допинг лажицата;
Покривката од семениот кристал треба да го заштити семениот кристал од контаминација. Механичкиот преносен систем главно се користи за контролирање на движењето на семениот кристал и на садот.
Со цел да се осигура дека силициумскиот раствор не се оксидира, степенот на вакуум во печката треба да биде многу висок, генерално под 5 Torr, а чистотата на додадениот инертен гас мора да биде над 99,9999%.
Парче еднокристално силициум со саканата кристална ориентација се користи како семенски кристал за одгледување на силиконски ингот, а израснатиот силиконски ингот е како реплика на семениот кристал.
Потребно е прецизно да се контролираат условите на интерфејсот помеѓу стопениот силициум и кристалот од семето на силициум со еден кристал. Овие услови осигуруваат дека тенкиот слој силициум може прецизно да ја реплицира структурата на семениот кристал и на крајот да прерасне во голем еднокристален силиконски ингот.
2.2 Метод на топење во зона и печка со еднокристално топење во зона
Методот на float zone (FZ) произведува еднокристални силиконски инготи со многу ниска содржина на кислород. Методот на float zone е развиен во 1950-тите и може да го произведе најчистиот монокристален силикон досега.
Еднокристална печка за топење во зона се однесува на печка која го користи принципот на топење во зоната за да произведе тесна зона на топење во поликристалната прачка преку високотемпературна тесна затворена област на телото на поликристалната прачка во висок вакуум или редок гас од кварцна цевка заштитна средина.
Процесна опрема која поместува поликристална прачка или тело за загревање на печката за да ја придвижи зоната на топење и постепено да ја кристализира во една кристална прачка.
Карактеристиката за подготовка на еднокристални шипки со метод на зонско топење е тоа што чистотата на поликристалните шипки може да се подобри во процесот на кристализација во еднокристални прачки, а допинг-растот на материјалите од прачка е порамномерен.
Видовите на печки со еднокристално топење во зона може да се поделат на два вида: печки со еднокристално топење со лебдечки зони кои се потпираат на површинскиот напон и печки со еднокристално топење со хоризонтална зона. Во практична примена, печките со еднокристално топење во зоната генерално прифаќаат топење со лебдечка зона.
Монокристалната печка за топење на зона може да подготви силициум со ниско-кислород со висока чистота, еднокристален силициум без потреба од сад. Главно се користи за подготовка на еднокристален силициум со висока отпорност (> 20kΩ·cm) и за прочистување на силиконот што се топи во зоната. Овие производи главно се користат во производството на уреди за дискретна моќност.
Монокристалната печка за топење на зоната се состои од комора за печка, горно вратило и долна осовина (механички преносен дел), чак за кристална прачка, чак за семе кристал, грејна калем (генератор со висока фреквенција), приклучоци за гас (вакуумска порта, влез за гас, горен излез за гас) итн.
Во структурата на комората на печката, се организира циркулација на вода за ладење. Долниот крај на горното вратило на еднокристалната печка е кристална шипка, која се користи за стегање на поликристална прачка; горниот крај на долната оска е кристал за семе, кој се користи за стегање на семениот кристал.
На грејниот калем се испорачува високофреквентно напојување, а во поликристалната шипка се формира тесна зона на топење почнувајќи од долниот крај. Во исто време, горната и долната оска се вртат и се спуштаат, така што зоната на топење се кристализира во еден кристал.
Предностите на печката со еднокристално топење во зоната се тоа што не само што може да ја подобри чистотата на подготвениот монокристал, туку и да го направи растот на допингот на шипката порамномерен, а еднокристалната прачка може да се прочисти преку повеќе процеси.
Недостатоците на печката со еднокристално топење се високите трошоци за процесот и малиот дијаметар на подготвениот монокристал. Во моментов, максималниот дијаметар на монокристалот што може да се подготви е 200 mm.
Целокупната висина на опремата за еднокристална печка за топење на зоната е релативно висока, а ударот на горната и долната оска е релативно долг, така што може да се одгледуваат подолги еднокристални прачки.
3. Обработка и опрема на нафора
Кристалната прачка треба да помине низ низа процеси за да формира силиконска подлога која ги исполнува барањата на производството на полупроводници, имено нафора. Основниот процес на обработка е:
Превртување, сечење, сечење, жарење на нафора, гребење, мелење, полирање, чистење и пакување итн.
3.1 Греење на нафора
Во процесот на производство на поликристален силициум и силициум Czochralski, еднокристалниот силициум содржи кислород. На одредена температура, кислородот во еднокристалниот силициум ќе донира електрони, а кислородот ќе се претвори во донатори на кислород. Овие електрони ќе се комбинираат со нечистотии во силиконската обланда и ќе влијаат на отпорноста на силиконската обланда.
Печка за жарење: се однесува на печка која ја зголемува температурата во печката на 1000-1200°C во средина со водород или аргон. Со одржување на топлина и ладење, кислородот во близина на површината на полираната силициумска обланда се испарува и се отстранува од неговата површина, предизвикувајќи кислородот да таложи и да се обложи.
Процес на опрема која ги раствора микро дефектите на површината на силиконските наполитанки, ја намалува количината на нечистотии во близина на површината на силиконските наполитанки, ги намалува дефектите и формира релативно чиста површина на површината на силиконските наполитанки.
Печката за жарење се нарекува и високотемпературна печка поради високата температура. Индустријата, исто така, го нарекува процесот на жарење на силициумски обланди како добивање.
Силиконската печка за жарење на нафора е поделена на:
-Хоризонтална печка за жарење;
-Вертикална печка за жарење;
-Печка за брзо жарење.
Главната разлика помеѓу хоризонталната печка за жарење и вертикалната печка за жарење е насоката на распоредот на комората за реакција.
Реакционата комора на хоризонталната печка за жарење е хоризонтално структурирана, а серија силиконски наполитанки може да се вчитаат во комората за реакција на печката за жарење за истовремено жарење. Времето на жарење е обично 20 до 30 минути, но на комората за реакција ѝ треба подолго време на загревање за да ја достигне температурата потребна за процесот на жарење.
Процесот на вертикалната печка за жарење, исто така, го прифаќа методот на истовремено вчитување на серија силиконски наполитанки во комората за реакција на печката за жарење за третман на жарење. Реакционата комора има распоред на вертикална структура, што овозможува силиконските наполитанки да се постават во кварцен чамец во хоризонтална состојба.
Во исто време, бидејќи кварцниот брод може да ротира како целина во комората за реакција, температурата на жарење на комората за реакција е униформа, распределбата на температурата на силиконската обланда е униформа и има одлични карактеристики на униформност на жарење. Сепак, цената на процесот на вертикалната печка за жарење е повисока од онаа на хоризонталната печка за жарење.
Печката за брзо жарење користи халогена волфрамска ламба за директно загревање на силиконската обланда, со што може да се постигне брзо загревање или ладење во широк опсег од 1 до 250°C/s. Стапката на греење или ладење е побрза од онаа на традиционалната печка за жарење. Потребни се само неколку секунди за да се загрее температурата на комората за реакција на над 1100°C.
————————————————————————————————————————————— ——
Semicera може да обезбедиграфитни делови,мек/ригиден филц,делови од силициум карбид, CVD делови од силициум карбид, иДелови обложени со SiC/TaCсо целосен полупроводнички процес за 30 дена.
Доколку сте заинтересирани за горенаведените полупроводнички производи, Ве молиме не двоумете се да не контактирате на прв пат.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Време на објавување: 26.08.2024