عملية مفصلة لتصنيع أشباه الموصلات رقاقة السيليكون

أولاً، ضع السيليكون متعدد البلورات والمواد المشابهة في بوتقة الكوارتز في الفرن البلوري المفرد، وارفع درجة الحرارة إلى أكثر من 1000 درجة، واحصل على السيليكون متعدد البلورات في حالة منصهرة.

نمو سبيكة السيليكون هو عملية تحويل السيليكون متعدد البلورات إلى سيليكون بلوري واحد. بعد تسخين السيليكون متعدد البلورات إلى سائل، يتم التحكم في البيئة الحرارية بدقة لتنمو إلى بلورات مفردة عالية الجودة.

المفاهيم ذات الصلة:
نمو بلوري واحد:بعد استقرار درجة حرارة محلول السيليكون متعدد البلورات، يتم إنزال بلورة البذور ببطء في ذوبان السيليكون (سيتم أيضًا ذوبان بلورة البذرة في ذوبان السيليكون)، ثم يتم رفع بلورة البذرة بسرعة معينة للبذر عملية. ومن ثم، يتم التخلص من الاضطرابات الناتجة أثناء عملية البذر من خلال عملية العنق. عندما يتم تقليص الرقبة إلى طول كافٍ، يتم تكبير قطر السيليكون البلوري الفردي إلى القيمة المستهدفة عن طريق ضبط سرعة السحب ودرجة الحرارة، ومن ثم يتم الحفاظ على القطر المتساوي لينمو إلى الطول المستهدف. أخيرًا، من أجل منع التفكك من التمدد للخلف، يتم الانتهاء من السبيكة البلورية المفردة للحصول على السبيكة البلورية المفردة النهائية، ومن ثم يتم إخراجها بعد تبريد درجة الحرارة.

طرق تحضير السيليكون أحادي البلورة:طريقة تشيكوسلوفاكيا وطريقة FZ. يتم اختصار طريقة CZ كطريقة CZ. ما يميز طريقة تشيكوسلوفاكيا هو أنها تتلخص في نظام حراري ذو اسطوانة مستقيمة، باستخدام تسخين مقاومة الجرافيت لإذابة السيليكون متعدد البلورات في بوتقة كوارتز عالية النقاء، ومن ثم إدخال بلورة البذور في سطح الذوبان للحام، بينما تدوير بلورة البذور، ومن ثم عكس البوتقة. يتم رفع بلورة البذور ببطء إلى أعلى، وبعد عمليات البذر والتكبير وتدوير الكتف ونمو القطر المتساوي والمخلفات، يتم الحصول على سيليكون بلوري واحد.

طريقة ذوبان المنطقة هي طريقة لاستخدام السبائك متعددة البلورات لإذابة وبلورة بلورات أشباه الموصلات في مناطق مختلفة. تُستخدم الطاقة الحرارية لتوليد منطقة انصهار في أحد طرفي قضيب أشباه الموصلات، ومن ثم يتم لحام بلورة بذرة بلورية واحدة. يتم ضبط درجة الحرارة لجعل منطقة الانصهار تتحرك ببطء إلى الطرف الآخر من القضيب، ومن خلال القضيب بأكمله، تنمو بلورة واحدة، ويكون اتجاه البلورة هو نفس اتجاه بلورة البذور. تنقسم طريقة ذوبان المنطقة إلى نوعين: طريقة ذوبان المنطقة الأفقية وطريقة ذوبان منطقة التعليق الرأسي. يستخدم الأول بشكل رئيسي في تنقية ونمو البلورات المفردة للمواد مثل الجرمانيوم وGaAs. الأخير هو استخدام ملف عالي التردد في جو أو فرن فراغي لتوليد منطقة منصهرة عند التلامس بين بلورة البذرة البلورية المفردة وقضيب السيليكون متعدد البلورات المعلق فوقها، ثم تحريك المنطقة المنصهرة لأعلى لتكوين بلورة مفردة كريستال.

يتم إنتاج حوالي 85% من رقائق السيليكون بطريقة تشوتشرالسكي، ويتم إنتاج 15% من رقائق السيليكون بواسطة طريقة ذوبان المنطقة. وفقًا للتطبيق، يتم استخدام السيليكون البلوري الفردي المزروع بطريقة Czochralski بشكل أساسي لإنتاج مكونات الدوائر المتكاملة، في حين يتم استخدام السيليكون البلوري الفردي المزروع بواسطة طريقة ذوبان المنطقة بشكل أساسي في أشباه موصلات الطاقة. تتميز طريقة Czochralski بعملية ناضجة وأسهل في زراعة السيليكون البلوري المفرد ذي القطر الكبير؛ لا تتلامس طريقة ذوبان المنطقة مع الحاوية، وليس من السهل أن تتلوث، ولها درجة نقاء أعلى، ومناسبة لإنتاج الأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة، ولكن من الصعب أن تنمو السيليكون البلوري الأحادي ذو القطر الكبير، ويستخدم بشكل عام فقط لقطر 8 بوصات أو أقل. يُظهر الفيديو طريقة Czochralski.

نظرا لصعوبة التحكم في قطر قضيب السيليكون البلوري المفرد في عملية سحب البلورة المفردة، من أجل الحصول على قضبان السيليكون بأقطار قياسية مثل 6 بوصة، 8 بوصة، 12 بوصة وغيرها، بعد سحب البلورة المفردة الكريستال، سيتم دحرجة قطر سبيكة السيليكون وطحنها. يكون سطح قضيب السيليكون بعد التدحرج أملسًا ويكون خطأ الحجم أصغر.

باستخدام تكنولوجيا قطع الأسلاك المتقدمة، يتم قطع السبيكة البلورية المفردة إلى رقائق السيليكون ذات سمك مناسب من خلال معدات التقطيع.

نظرًا للسمك الصغير لرقاقة السيليكون، تكون حافة رقاقة السيليكون بعد القطع حادة جدًا. الغرض من طحن الحواف هو تشكيل حافة ناعمة وليس من السهل كسرها في تصنيع الرقائق في المستقبل.

اللف هو إضافة الرقاقة بين لوحة التحديد الثقيلة واللوحة البلورية السفلية، وتطبيق الضغط والتدوير باستخدام المادة الكاشطة لجعل الرقاقة مسطحة.

النقش هو عملية لإزالة الضرر السطحي للرقاقة، ويتم إذابة الطبقة السطحية المتضررة بسبب المعالجة الفيزيائية بواسطة محلول كيميائي.

الطحن على الوجهين هو عملية لجعل الرقاقة مسطحة وإزالة النتوءات الصغيرة على السطح.

RTP هي عملية تسخين الرقاقة بسرعة في بضع ثوانٍ، بحيث تكون العيوب الداخلية للرقاقة موحدة، ويتم قمع الشوائب المعدنية، ويتم منع التشغيل غير الطبيعي لأشباه الموصلات.

التلميع هو عملية تضمن نعومة السطح من خلال المعالجة الدقيقة للسطح. إن استخدام ملاط ​​التلميع وقماش التلميع، جنبًا إلى جنب مع درجة الحرارة والضغط وسرعة الدوران المناسبة، يمكن أن يزيل طبقة الضرر الميكانيكي التي خلفتها العملية السابقة والحصول على رقائق السيليكون ذات سطح مسطح ممتاز.

الغرض من التنظيف هو إزالة المواد العضوية والجزيئات والمعادن وما إلى ذلك المتبقية على سطح رقاقة السيليكون بعد التلميع، وذلك لضمان نظافة سطح رقاقة السيليكون وتلبية متطلبات الجودة للعملية اللاحقة.

يكتشف جهاز اختبار التسطيح والمقاومة رقاقة السيليكون بعد التلميع والتنظيف للتأكد من أن السمك، والتسطيح، والتسطيح المحلي، والانحناء، والالتواء، والمقاومة، وما إلى ذلك من رقاقة السيليكون المصقولة تلبي احتياجات العملاء.

عد الجسيمات هي عملية لفحص سطح الرقاقة بدقة، ويتم تحديد عيوب السطح وكميته عن طريق نثر الليزر.

EPI GROWING هي عملية لزراعة أغشية بلورية أحادية السيليكون عالية الجودة على رقائق السيليكون المصقولة عن طريق الترسيب الكيميائي في مرحلة البخار.

المفاهيم ذات الصلة:النمو الفوقي: يشير إلى نمو طبقة بلورية واحدة بمتطلبات معينة وبنفس اتجاه البلورة مثل الركيزة على ركيزة بلورية واحدة (الركيزة)، تمامًا مثل البلورة الأصلية الممتدة إلى الخارج لقسم ما. تم تطوير تقنية النمو الفوقي في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات. في ذلك الوقت، من أجل تصنيع أجهزة عالية التردد وعالية الطاقة، كان من الضروري تقليل مقاومة سلسلة المجمع، وكانت المادة مطلوبة لتحمل الجهد العالي والتيار العالي، لذلك كان من الضروري تنمية طبقة رفيعة عالية طبقة فوقية مقاومة على ركيزة منخفضة المقاومة. يمكن أن تختلف الطبقة البلورية المفردة الجديدة المزروعة فوق الفوقي عن الركيزة من حيث نوع التوصيل والمقاومة وما إلى ذلك، كما يمكن أيضًا زراعة بلورات مفردة متعددة الطبقات ذات سماكات ومتطلبات مختلفة، مما يؤدي إلى تحسين مرونة تصميم الجهاز بشكل كبير و أداء الجهاز.

التغليف هو تغليف المنتجات النهائية المؤهلة.