Monokristalline Siliziumwafersind dünne Scheiben aus monokristallinen Siliziummaterial mit hoher Purity. Sie sind entscheidende Produkte in modernen High-Tech-Branchen und spielen eine unersetzliche Rolle in Bereichen wie Solarphotovoltaik, Halbleitern und elektronischen Komponenten. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der zunehmenden Nachfrage nach erneuerbarer Energien hat der Herstellungsprozess von monokristallinen Siliziumwafern erhebliche Aufmerksamkeit erregt. Jeder Schritt im Prozess, von der Auswahl der Rohstoffe bis zum Wachstum von monokristallinen Siliziumimboten und schließlich beeinflusst direkt die Qualität und Leistung der Siliziumwafer. Als Hersteller von monokristallinen Siliziumwafern in elektronischer Qualität haben wir in diesem Artikel den vollständigen Herstellungsprozess von monokristallinen Siliziumwafern organisiert, um die technischen Details und Kernpunkte aufzuklären.
Schritt 1: Rohstoffreinigung
Der erste Schritt bei der Herstellung von Einzelkristall -Silizium -Wafern ist der Reinigungsprozess. Zunächst wird das aus Siliziumerz extrahierte industrielle Silizium mit physikalischen und chemischen Methoden behandelt, um in Trichlorsisilan oder Siliziumtetrachlorid umgewandelt zu werden. Anschließend werden die Siemens -Methode oder chemische Reinigungsmethoden verwendet, um das Silizium bis zum elektronischen Grad zu reinigen. Die Reinheit des hochkarätigen Polysiliciums muss über 99,999999999%erreichen.
Schritt 2: Einer Kristallwachstum
Einer - Kristallwachstumsmethoden werden in die Czochralski -Methode (CZ), die Float Zone -Methode (FZ) und die magnetische Czochralski -Methode (MCZ, die basierend auf der CZ -Methode entwickelt) unterteilt.
Bei der Czochralski -Methode (CZ -Methode) wird das Rohstoff, Polysiliciumblöcke, in einen Quarz -Tiegel, das Erhitzen und Schmelzen in einem einzelnen Kristallofen, in einen Quarz -Tiegel eingesetzt. Dann ist ein Stab geformter Samenkristall mit einem Durchmesser von nur 10 mm (als "Samen" bezeichnet) in die geschmolzene Flüssigkeit eingetaucht. Anschließend wird durch Ofenprozesssteuerung langsam ein einzelner Kristall -Siliziumstange herausgezogen.
Die Float Zone -Methode (FZ) ist eine Technik zum Anbau von Einzelkristallen durch Steuerung des Temperaturgradienten, um das Material durch eine schmale geschmolzene Zone zu bewegen. Sein grundlegendes Prinzip besteht darin, Wärmeenergie zu verwenden, um eine geschmolzene Zone an einem Ende eines Polysilicon -Ingots zu erzeugen, einen einzelnen Kristallsamenkristall (Samen) zu beschreiben und dann durch Einstellen der Temperatur die geschmolzene Zone langsam nach oben zu bewegen, um ein einzelnes Kristallsiliconimboten wie den Samenkristall zu wachsen.
Die MCZ -Methode (Magnetic Czochralski) fügt ein Magnetfeld basierend auf der CZ -Methode (Czochralski) hinzu. Die von der MCZ -Methode erzeugten einstufigen Silizium -Pergots haben eine bessere Widerstandsgleichmäßigkeit und einen geringeren Sauerstoffgehalt im Vergleich zu denen, die nach der CZ -Methode gezüchtet wurden.
Die drei verschiedenen Methoden haben jeweils ihre eigenen Eigenschaften. Derzeit ist die CZ -Methode die am häufigsten für den Anbau von Einzelkristallen verwendete und ihre Technologie am reifsten. Es kann Halbleiter produzieren - einklingstetaler Siliziumstangen mit einem Durchmesser von 12 Zoll.
Die MCZ -Methode fügt auf der Grundlage der CZ -Methode ein Magnetfeld hinzu. Für die Herstellung einiger elektronischer Komponenten ist ein einzelner Kristall mit hohem Qualitätskristall mit geringem Sauerstoffgehalt und eine gute Widerstandsgleichmäßigkeit erforderlich, um die Streckungsrate zu erhöhen.
Die FZ -Methode verfügt über eine hohe Reinheit und kann verwendet werden, um intrinsische Silizium -Pergots zu produzieren. Der Widerstand der mit dieser Methode erzeugten Siliziumimpertotten ist im Allgemeinen hoch. Derzeit beträgt die maximale Größe, die erreicht werden kann, 8 Zoll.
Schritt 3: Verarbeitung von Siliziumgotten
Die Oberfläche des brunnen - gezüchteten Monokristall -Silizium -Inogt ist ungleichmäßig und die Durchmesser variieren leicht.
Zu diesem Zeitpunkt müssen wir sowohl den Kopf als auch den Schwanz abschneiden und nur den mittleren Hauptteil lassen.
Dann muss der mittlere Teil in eine Mühle gesteckt werden, um die Oberfläche des Siliziumimplements zu polieren, wodurch die gesamte Oberfläche der Pergots glatt und den Durchmesser gleichmäßig ist.
Nach dem Schleifen muss gemäß den Anforderungen des Kunden eine Wohnung oder eine Kerbe gemacht werden. Im Allgemeinen erfolgt die Wohnung oder Notch gemäß den Semi -Standards.
Schritt 4: Schneiden, Rand abgerundet und Läpsting
Fixieren Sie den gemahlenen Siliziumimbot in einem Slicer. Im Allgemeinen wird das Schneiden von Diamantdraht verwendet. Schneiden Sie den Siliziumimbrot in Siliziumwafer unterschiedlicher Dicke gemäß den Anforderungen des Kunden an die Waferdicke.
Die Ränder der geschnittenen Wafer sind sehr scharf. Silizium selbst ist ein spröde Material und anfällig für Bruch. Daher treten Chips wahrscheinlich an den Rändern der Siliziumwafer auf, was ihrer Verwendung und ihrer anschließenden Verarbeitung nicht förderlich ist. Darüber hinaus hat die Oberfläche der geschnittenen Wafer Drahtmarkierungen und Oberflächenschäden, wobei die Anforderungen an Siliziumgewehrmaterialien für elektronische Komponenten nicht erfüllt werden.
Zu diesem Zeitpunkt sollte das Randabkamm und das Schleifen auf den geschnittenen Siliziumwaffeln durchgeführt werden, um Chips und Bruch zu vermeiden.
Durch die abgerundete Kante bilden die Kante und die Oberfläche des Siliziumwafers einen Bogen (der Winkel beträgt im Allgemeinen 11 Grad oder 22 Grad), wodurch die Kante weniger scharf und weniger anfällig für Splitter ist. Das Läpsting ist eine sekundäre Behandlung der Siliziumwaferoberfläche, die die Oberfläche glatter und flacher macht. Es ist auch ein wesentlicher Schritt für das nachfolgende Ätzen und Polieren. Verritzte Siliziumwafer können auch in elektronischen Geräten wie Fernseher (transiente Spannungssuppressoren), Dioden und Triodes verwendet werden.
Schritt 5: geätzt und poloshed
Als nächstes wird eine weitere Behandlung der Siliziumwaferoberfläche durchgeführt.
Ätzen: Durch Ätzen kann die durch die vorherigen Prozesse verursachten leichten Schäden an der Siliziumwaferoberfläche verringert werden. Nach dem Ätzen erfüllt der Siliziumwafer jedoch die Oberflächenanforderungen von ICs (integrierte Schaltungen) oder Leistungsgeräte, da die Oberfläche immer noch geringfügig Unebenheit gibt, was in der anschließenden Chipproduktion Defekte verursacht.
Zu diesem Zeitpunkt benötigt die Oberfläche der Siliziumwafer eine weitere Behandlung, nämlich chemisches mechanisches Polieren (CMP). Nach dem Polieren kann die Oberfläche für nachfolgende Prozesse wie Epitaxie (EPI) und dünne Filmbeschichtung auf dem Siliziumwafer ohne Stapelfehler verwendet werden. Polierte Siliziumwafer sind wichtige Substratmaterialien für die Chipherstellung, die Herstellung von Stromeinrichtungen usw.
Schritt 6: Reinigen, Inspektion und Verpackung
Die polierten Siliziumwafer müssen in einem vollautomatischen Reinigungsgerät gereinigt und dann getrocknet werden. Zu dieser Zeit ist die Oberfläche der Siliziumwafer bereits sehr sauber, mit extrem wenigen und winzigen Partikeln. Die Partikel könnten 0. 3um erreichen<10 per wafers, or 0.2um<20 per wafers, or 0.12um<30.
Nach dem Trocknen werden verschiedene Tests an den Siliziumwafern durchgeführt, wobei sich hauptsächlich auf die Inspektion von Oberflächendefekten, einschließlich TTV (Variation der Gesamtdicke), Kette, Bogen, Flachheit, Dicke, Oberflächenmetallkontamination und Partikelzählerkennung konzentriert. Die elektrischen und geometrischen Eigenschaften sowie der Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt der Siliziumwafer wurden in den vorherigen Schritten getestet.
Dann kommt der Verpackungsprozess. Normalerweise sind die qualifizierten Wafer in Vakuumkassetten mit 25 Wafern in jeder Kassette gepackt. Um eine Verunreinigung zu vermeiden, sollte die Verpackung in einem Reinraum mit einer Sauberkeit von Klasse 100 oder höher durchgeführt werden.
Abschluss
Der Herstellungsprozess vonEinkristall-Silizium-Waferist ein komplexes und genaues Verfahren, das nicht nur eine fortschrittliche technologische Unterstützung erfordert, sondern auch auf strenge Qualitätskontrolle beruht. Von der Rohstoffreinigung bis zum Endprodukt kann die Optimierung jedes Schritts einen höheren Wert für Anwendungen in verschiedenen Branchen schaffen.
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