ขั้นตอนโดยละเอียดของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์

ขั้นแรก ใส่ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์และสารเจือปนลงในเบ้าหลอมควอตซ์ในเตาผลึกเดี่ยว เพิ่มอุณหภูมิให้มากกว่า 1,000 องศา และรับซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ในสถานะหลอมเหลว

การเจริญเติบโตของแท่งซิลิคอนเป็นกระบวนการในการทำซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ให้เป็นซิลิคอนผลึกเดี่ยว หลังจากที่ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ถูกให้ความร้อนเป็นของเหลว สภาพแวดล้อมทางความร้อนจะถูกควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อให้เติบโตเป็นผลึกเดี่ยวคุณภาพสูง

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง:
การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว:หลังจากที่อุณหภูมิของสารละลายโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนคงที่แล้ว ผลึกเมล็ดจะถูกลดระดับลงในซิลิคอนละลายอย่างช้าๆ (ผลึกของเมล็ดจะถูกละลายในซิลิคอนละลายด้วย) จากนั้นผลึกของเมล็ดจะถูกยกขึ้นด้วยความเร็วที่แน่นอนสำหรับการเพาะ กระบวนการ. จากนั้น ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเพาะเมล็ดจะถูกกำจัดโดยการผ่าตัดคอ เมื่อคอหดตัวจนมีความยาวเพียงพอ เส้นผ่านศูนย์กลางของซิลิกอนผลึกเดี่ยวจะถูกขยายเป็นค่าเป้าหมายโดยการปรับความเร็วและอุณหภูมิในการดึง จากนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางที่เท่ากันจะถูกรักษาไว้เพื่อให้ขยายตามความยาวเป้าหมาย ในที่สุด เพื่อป้องกันไม่ให้ความคลาดเคลื่อนขยายไปข้างหลัง แท่งคริสตัลเดี่ยวจึงเสร็จสิ้นเพื่อให้ได้แท่งคริสตัลเดี่ยวที่เสร็จแล้ว จากนั้นจึงนำออกมาหลังจากที่อุณหภูมิเย็นลง

วิธีเตรียมซิลิคอนผลึกเดี่ยว:วิธี CZ และวิธี FZ วิธี CZ ย่อว่าวิธี CZ ลักษณะของวิธี CZ คือสรุปไว้ในระบบระบายความร้อนทรงกระบอกตรง โดยใช้การให้ความร้อนแบบต้านทานกราไฟท์เพื่อละลายซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ในเบ้าหลอมควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง จากนั้นจึงใส่คริสตัลเมล็ดลงในพื้นผิวหลอมละลายเพื่อทำการเชื่อม ในขณะที่ หมุนผลึกเมล็ดพืช จากนั้นกลับด้านเบ้าหลอม ผลึกเมล็ดจะถูกยกขึ้นอย่างช้าๆ และหลังจากกระบวนการเพาะ การขยาย การหมุนไหล่ การเติบโตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน และการหาง จะได้ซิลิคอนผลึกเดี่ยว

วิธีการละลายแบบโซนคือวิธีการใช้แท่งโพลีคริสตัลไลน์เพื่อละลายและตกผลึกผลึกเซมิคอนดักเตอร์ในพื้นที่ต่างๆ พลังงานความร้อนถูกใช้เพื่อสร้างโซนการหลอมเหลวที่ปลายด้านหนึ่งของแท่งเซมิคอนดักเตอร์ จากนั้นจึงเชื่อมผลึกเมล็ดผลึกเดี่ยว อุณหภูมิจะถูกปรับเพื่อให้โซนหลอมเหลวเคลื่อนช้าๆ ไปยังปลายอีกด้านของแท่ง และผลึกเดี่ยวก็เติบโตขึ้นทั่วทั้งแท่ง และการวางแนวของผลึกจะเหมือนกับผลึกเมล็ด วิธีการละลายโซนแบ่งออกเป็นสองประเภท: วิธีการละลายโซนแนวนอนและวิธีละลายโซนแขวนลอยแนวตั้ง แบบแรกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำให้บริสุทธิ์และการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของวัสดุ เช่น เจอร์เมเนียมและ GaAs อย่างหลังคือการใช้คอยล์ความถี่สูงในบรรยากาศหรือเตาสุญญากาศเพื่อสร้างโซนหลอมเหลวที่จุดสัมผัสระหว่างผลึกเมล็ดผลึกเดี่ยวกับแท่งซิลิกอนโพลีคริสตัลไลน์ที่แขวนอยู่เหนือนั้น จากนั้นย้ายโซนหลอมเหลวขึ้นไปเพื่อให้เติบโตเป็นผลึกเดี่ยว คริสตัล

เวเฟอร์ซิลิคอนประมาณ 85% ผลิตโดยวิธี Czochralski และ 15% ของเวเฟอร์ซิลิกอนผลิตโดยวิธีการหลอมแบบโซน ตามการใช้งาน ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ปลูกโดยวิธี Czochralski ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตส่วนประกอบวงจรรวม ในขณะที่ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ปลูกโดยวิธีโซนละลายส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์กำลัง วิธี Czochralski มีกระบวนการที่สมบูรณ์และสามารถปลูกซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ได้ง่ายกว่า วิธีการละลายแบบโซนละลายไม่ได้สัมผัสกับภาชนะไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะถูกปนเปื้อนมีความบริสุทธิ์สูงกว่าและเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง แต่การปลูกซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นยากกว่า และโดยทั่วไปจะใช้เส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้วหรือน้อยกว่าเท่านั้น วิดีโอแสดงวิธี Czochralski

เนื่องจากความยากในการควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งซิลิกอนผลึกเดี่ยวในกระบวนการดึงผลึกเดี่ยวเพื่อให้ได้แท่งซิลิกอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐานเช่น 6 นิ้ว 8 นิ้ว 12 นิ้ว เป็นต้น หลังจากดึงผลึกเดี่ยวแล้ว คริสตัล เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งซิลิคอนจะถูกรีดและบด พื้นผิวของแท่งซิลิกอนหลังจากการรีดเรียบและข้อผิดพลาดขนาดก็เล็กลง

ด้วยการใช้เทคโนโลยีการตัดลวดขั้นสูง แท่งคริสตัลเดี่ยวจะถูกตัดเป็นเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความหนาที่เหมาะสมผ่านอุปกรณ์หั่น

เนื่องจากแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนมีความหนาเล็กน้อย ขอบของเวเฟอร์ซิลิกอนหลังจากการตัดจึงมีความคมมาก วัตถุประสงค์ของการเจียรขอบคือการสร้างขอบที่เรียบและไม่แตกหักง่ายในการผลิตชิปในอนาคต

การขัดคือการเพิ่มเวเฟอร์ระหว่างแผ่นเลือกหนักและแผ่นคริสตัลด้านล่าง และใช้แรงกดและหมุนด้วยสารขัดเพื่อทำให้เวเฟอร์แบน

การแกะสลักเป็นกระบวนการในการขจัดความเสียหายที่พื้นผิวของเวเฟอร์ และชั้นพื้นผิวที่ได้รับความเสียหายจากการประมวลผลทางกายภาพจะถูกละลายด้วยสารละลายเคมี

การเจียรสองด้านเป็นกระบวนการที่ทำให้แผ่นเวเฟอร์เรียบขึ้นและขจัดส่วนที่ยื่นออกมาเล็กน้อยบนพื้นผิว

RTP เป็นกระบวนการให้ความร้อนแก่แผ่นเวเฟอร์อย่างรวดเร็วภายในไม่กี่วินาที เพื่อให้ข้อบกพร่องภายในของเวเฟอร์มีความสม่ำเสมอ สิ่งเจือปนของโลหะจะถูกระงับ และป้องกันการทำงานที่ผิดปกติของเซมิคอนดักเตอร์

การขัดเงาเป็นกระบวนการที่ทำให้พื้นผิวเรียบโดยการตัดเฉือนพื้นผิวที่มีความแม่นยำ การใช้สารละลายขัดและผ้าขัดเงารวมกับอุณหภูมิ ความดัน และความเร็วการหมุนที่เหมาะสม สามารถขจัดชั้นความเสียหายทางกลที่เหลือจากกระบวนการก่อนหน้านี้ และได้รับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความเรียบของพื้นผิวที่ดีเยี่ยม

วัตถุประสงค์ของการทำความสะอาดคือเพื่อกำจัดอินทรียวัตถุ อนุภาค โลหะ ฯลฯ ที่เหลืออยู่บนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนหลังการขัดเงา เพื่อให้มั่นใจในความสะอาดของพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนและตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพของกระบวนการที่ตามมา

เครื่องมือทดสอบความเรียบและความต้านทานจะตรวจจับเวเฟอร์ซิลิคอนหลังจากการขัดและทำความสะอาด เพื่อให้แน่ใจว่าความหนา ความเรียบ ความเรียบเฉพาะจุด ความโค้ง การบิดเบี้ยว ความต้านทานไฟฟ้า ฯลฯ ของเวเฟอร์ซิลิคอนขัดเงานั้นตรงตามความต้องการของลูกค้า

การนับอนุภาคเป็นกระบวนการสำหรับการตรวจสอบพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์อย่างแม่นยำ และข้อบกพร่องและปริมาณของพื้นผิวจะถูกกำหนดโดยการกระเจิงด้วยเลเซอร์

EPI GROWING เป็นกระบวนการสำหรับการปลูกฟิล์มซิลิคอนผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงบนเวเฟอร์ซิลิคอนขัดเงาโดยการสะสมทางเคมีในเฟสไอ

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง:การเติบโตแบบอีปิโทเชียล: หมายถึงการเติบโตของชั้นผลึกเดี่ยวที่มีข้อกำหนดบางประการและการวางแนวของผลึกเดียวกันกับซับสเตรตบนพื้นผิวของผลึกเดี่ยว (ซับสเตรต) เช่นเดียวกับคริสตัลดั้งเดิมที่ขยายออกไปด้านนอกสำหรับส่วนต่างๆ เทคโนโลยีการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ในเวลานั้น เพื่อผลิตอุปกรณ์ความถี่สูงและกำลังสูง จำเป็นต้องลดความต้านทานของชุดตัวสะสม และวัสดุจำเป็นต้องทนต่อไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟฟ้าสูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มความต้านทานของชุดสะสมสูงบาง ๆ ชั้นเยื่อบุผิวต้านทานบนพื้นผิวที่มีความต้านทานต่ำ ชั้นผลึกเดี่ยวใหม่ที่เติบโตในเชิงอีพิแทกเซียลอาจแตกต่างจากซับสเตรตในแง่ของประเภทการนำไฟฟ้า ความต้านทาน ฯลฯ และยังสามารถขยายผลึกเดี่ยวหลายชั้นที่มีความหนาและความต้องการที่แตกต่างกันได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความยืดหยุ่นของการออกแบบอุปกรณ์และ ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์

บรรจุภัณฑ์คือบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองขั้นสุดท้าย