सिलिकॉन वेफर सेमीकंडक्टर उत्पादनाची तपशीलवार प्रक्रिया

प्रथम, सिंगल क्रिस्टल फर्नेसमध्ये क्वार्ट्ज क्रूसिबलमध्ये पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन आणि डोपेंट्स ठेवा, तापमान 1000 अंशांपेक्षा जास्त वाढवा आणि वितळलेल्या स्थितीत पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन मिळवा.

सिलिकॉन इनगॉट ग्रोथ ही पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉनमध्ये बनवण्याची प्रक्रिया आहे. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन द्रवमध्ये गरम केल्यानंतर, थर्मल वातावरण उच्च-गुणवत्तेच्या सिंगल क्रिस्टल्समध्ये वाढण्यासाठी तंतोतंत नियंत्रित केले जाते.

संबंधित संकल्पना:
एकल क्रिस्टल वाढ:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सोल्यूशनचे तापमान स्थिर झाल्यानंतर, सीड क्रिस्टल हळूहळू सिलिकॉन मेल्टमध्ये कमी केले जाते (सीड क्रिस्टल सिलिकॉन वितळताना देखील वितळले जाईल), आणि नंतर सीड क्रिस्टल एका विशिष्ट वेगाने सीडिंगसाठी उचलले जाते. प्रक्रिया त्यानंतर, बीजन प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारी विघटन नेकिंग ऑपरेशनद्वारे काढून टाकली जाते. जेव्हा मान पुरेशा लांबीपर्यंत संकुचित केली जाते, तेव्हा सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉनचा व्यास खेचण्याचा वेग आणि तापमान समायोजित करून लक्ष्य मूल्यापर्यंत वाढविला जातो आणि नंतर लक्ष्य लांबीपर्यंत वाढण्यासाठी समान व्यास राखला जातो. शेवटी, निखळणे मागे वाढू नये म्हणून, सिंगल क्रिस्टल इनगॉट पूर्ण झालेले सिंगल क्रिस्टल इनगॉट मिळविण्यासाठी पूर्ण केले जाते आणि नंतर तापमान थंड झाल्यावर ते बाहेर काढले जाते.

सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन तयार करण्याच्या पद्धती:CZ पद्धत आणि FZ पद्धत. CZ पद्धतीला CZ पद्धत असे संक्षिप्त रूप दिले जाते. सीझेड पद्धतीचे वैशिष्ट्य म्हणजे ते सरळ-सिलेंडर थर्मल सिस्टीममध्ये सारांशित केले जाते, उच्च-शुद्धतेच्या क्वार्ट्ज क्रुसिबलमध्ये पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन वितळण्यासाठी ग्रेफाइट प्रतिरोधक हीटिंगचा वापर करून, आणि नंतर वेल्डिंगसाठी वितळलेल्या पृष्ठभागामध्ये सीड क्रिस्टल घालणे. सीड क्रिस्टल फिरवणे, आणि नंतर क्रूसिबल उलट करणे. सीड क्रिस्टल हळूहळू वर उचलला जातो आणि बीजन, आकार वाढवणे, खांदे फिरवणे, समान व्यासाची वाढ आणि शेपटी या प्रक्रियेनंतर एकच क्रिस्टल सिलिकॉन प्राप्त होतो.

झोन मेल्टिंग मेथड ही पॉलीक्रिस्टलाइन इनगॉट्स वापरून सेमीकंडक्टर क्रिस्टल्स वितळण्यासाठी आणि वेगवेगळ्या भागात स्फटिक बनवण्याची पद्धत आहे. थर्मल एनर्जीचा वापर अर्धसंवाहक रॉडच्या एका टोकाला मेल्टिंग झोन तयार करण्यासाठी केला जातो आणि नंतर एकल क्रिस्टल सीड क्रिस्टल वेल्डेड केला जातो. हळुहळू वितळणारा झोन रॉडच्या दुसऱ्या टोकाकडे जाण्यासाठी तापमान समायोजित केले जाते आणि संपूर्ण रॉडमधून एकच स्फटिक उगवले जाते आणि स्फटिकाची दिशा बीज स्फटिकासारखीच असते. झोन वितळण्याची पद्धत दोन प्रकारांमध्ये विभागली गेली आहे: क्षैतिज झोन वितळण्याची पद्धत आणि अनुलंब निलंबन झोन वितळण्याची पद्धत. पूर्वीचा वापर मुख्यतः जर्मेनियम आणि GaAs सारख्या सामग्रीच्या शुद्धीकरण आणि सिंगल क्रिस्टल वाढीसाठी केला जातो. नंतरचे म्हणजे वातावरणात किंवा व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी कॉइलचा वापर करून सिंगल क्रिस्टल सीड क्रिस्टल आणि त्यावरील पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रॉड यांच्या संपर्कात वितळलेला झोन निर्माण करणे आणि नंतर वितळलेल्या झोनला वरच्या दिशेने हलवणे. क्रिस्टल

सुमारे 85% सिलिकॉन वेफर्सचे उत्पादन झोक्राल्स्की पद्धतीने केले जाते आणि 15% सिलिकॉन वेफर्स झोन मेल्टिंग पद्धतीने तयार केले जातात. ऍप्लिकेशननुसार, झोक्रॅल्स्की पद्धतीने उगवलेला सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन प्रामुख्याने एकात्मिक सर्किट घटकांच्या निर्मितीसाठी वापरला जातो, तर झोन मेल्टिंग पद्धतीने उगवलेला सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन प्रामुख्याने पॉवर सेमीकंडक्टरसाठी वापरला जातो. Czochralski पद्धत परिपक्व प्रक्रिया आहे आणि मोठ्या व्यास सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वाढण्यास सोपे आहे; झोन वितळण्याची पद्धत वितळणे कंटेनरशी संपर्क साधत नाही, दूषित होण्यास सोपे नाही, उच्च शुद्धता आहे आणि उच्च-शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या उत्पादनासाठी योग्य आहे, परंतु मोठ्या व्यासाचा सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वाढवणे अधिक कठीण आहे, आणि साधारणपणे फक्त 8 इंच किंवा त्यापेक्षा कमी व्यासासाठी वापरला जातो. व्हिडिओ Czochralski पद्धत दाखवते.

सिंगल क्रिस्टल खेचण्याच्या प्रक्रियेत सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉडचा व्यास नियंत्रित करण्यात अडचण आल्याने, 6 इंच, 8 इंच, 12 इंच इत्यादी मानक व्यासाच्या सिलिकॉन रॉड्स मिळविण्यासाठी, सिंगल क्रिस्टल खेचल्यानंतर क्रिस्टल, सिलिकॉन इनगॉटचा व्यास रोल आणि ग्राउंड केला जाईल. रोलिंग केल्यानंतर सिलिकॉन रॉडची पृष्ठभाग गुळगुळीत आहे आणि आकार त्रुटी लहान आहे.

प्रगत वायर कटिंग तंत्रज्ञानाचा वापर करून, स्लाइसिंग उपकरणाद्वारे सिंगल क्रिस्टल इनगॉट योग्य जाडीच्या सिलिकॉन वेफर्समध्ये कापले जाते.

सिलिकॉन वेफरच्या लहान जाडीमुळे, कापल्यानंतर सिलिकॉन वेफरची धार खूप तीक्ष्ण असते. एज ग्राइंडिंगचा उद्देश एक गुळगुळीत धार तयार करणे आहे आणि भविष्यातील चिप उत्पादनात तोडणे सोपे नाही.

लॅपिंग म्हणजे हेवी सिलेक्शन प्लेट आणि लोअर क्रिस्टल प्लेट यांच्यामध्ये वेफर जोडणे आणि दाब लागू करणे आणि वेफर सपाट करण्यासाठी ॲब्रेसिव्हने फिरवणे.

एचिंग ही वेफरच्या पृष्ठभागाची हानी दूर करण्याची प्रक्रिया आहे आणि भौतिक प्रक्रियेमुळे खराब झालेले पृष्ठभागाचे स्तर रासायनिक द्रावणाद्वारे विरघळले जाते.

दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग ही वेफरला सपाट बनवण्याची आणि पृष्ठभागावरील लहान प्रोट्र्यूशन्स काढून टाकण्याची प्रक्रिया आहे.

आरटीपी ही वेफरला काही सेकंदात वेगाने गरम करण्याची प्रक्रिया आहे, ज्यामुळे वेफरचे अंतर्गत दोष एकसारखे असतात, धातूची अशुद्धता दाबली जाते आणि सेमीकंडक्टरचे असामान्य ऑपरेशन रोखले जाते.

पॉलिशिंग ही एक प्रक्रिया आहे जी पृष्ठभागाच्या अचूक मशीनिंगद्वारे पृष्ठभागाची गुळगुळीतपणा सुनिश्चित करते. पॉलिशिंग स्लरी आणि पॉलिशिंग कापडाचा वापर, योग्य तापमान, दाब आणि फिरण्याच्या गतीसह एकत्रित केल्याने, मागील प्रक्रियेमुळे शिल्लक राहिलेला यांत्रिक नुकसान थर काढून टाकला जाऊ शकतो आणि उत्कृष्ट पृष्ठभाग सपाटपणासह सिलिकॉन वेफर्स मिळवू शकतो.

पॉलिश केल्यानंतर सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर उरलेले सेंद्रिय पदार्थ, कण, धातू इत्यादी काढून टाकणे हा साफसफाईचा उद्देश आहे, ज्यामुळे सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागाची स्वच्छता सुनिश्चित करणे आणि त्यानंतरच्या प्रक्रियेच्या गुणवत्ता आवश्यकता पूर्ण करणे.

पॉलिश केलेल्या सिलिकॉन वेफरची जाडी, सपाटपणा, स्थानिक सपाटपणा, वक्रता, वॉरपेज, प्रतिरोधकता इत्यादी ग्राहकांच्या गरजा पूर्ण करतात याची खात्री करण्यासाठी सपाटपणा आणि प्रतिरोधकता परीक्षक सिलिकॉन वेफर पॉलिशिंग आणि साफ केल्यानंतर शोधतो.

कण मोजणी ही वेफरच्या पृष्ठभागाची तंतोतंत तपासणी करण्याची प्रक्रिया आहे आणि पृष्ठभागावरील दोष आणि प्रमाण लेसर स्कॅटरिंगद्वारे निर्धारित केले जाते.

EPI ग्रोइंग ही पॉलिश सिलिकॉन वेफर्सवर उच्च-गुणवत्तेची सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल फिल्म्स वाफ फेज रासायनिक जमा करून वाढवण्याची प्रक्रिया आहे.

संबंधित संकल्पना:एपिटॅक्सियल ग्रोथ: विशिष्ट आवश्यकतांसह एकल क्रिस्टल लेयरच्या वाढीचा संदर्भ देते आणि एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेट (सबस्ट्रेट) वरील सब्सट्रेट प्रमाणेच समान क्रिस्टल अभिमुखता, मूळ क्रिस्टल एखाद्या विभागासाठी बाहेरील बाजूने विस्तारते. एपिटॅक्सियल ग्रोथ टेक्नॉलॉजी 1950 च्या उत्तरार्धात आणि 1960 च्या सुरुवातीस विकसित झाली. त्या वेळी, उच्च-वारंवारता आणि उच्च-शक्ती उपकरणे तयार करण्यासाठी, संग्राहक मालिका प्रतिकार कमी करणे आवश्यक होते आणि सामग्रीला उच्च व्होल्टेज आणि उच्च प्रवाहाचा सामना करणे आवश्यक होते, म्हणून पातळ उच्च-उच्च वाढणे आवश्यक होते. कमी-प्रतिरोधक सब्सट्रेटवर प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल थर. नवीन सिंगल क्रिस्टल लेयर एपिटॅक्सिअली पद्धतीने वाढवलेला थर वाहकता प्रकार, प्रतिरोधकता इत्यादींच्या बाबतीत सब्सट्रेटपेक्षा वेगळा असू शकतो आणि विविध जाडी आणि आवश्यकतांचे मल्टी-लेयर सिंगल क्रिस्टल्स देखील वाढवता येतात, ज्यामुळे डिव्हाइस डिझाइनची लवचिकता मोठ्या प्रमाणात सुधारते. डिव्हाइसची कार्यक्षमता.

पॅकेजिंग हे अंतिम पात्र उत्पादनांचे पॅकेजिंग आहे.