Processus détaillé de fabrication de semi-conducteurs sur tranches de silicium

640

Tout d’abord, mettez du silicium polycristallin et des dopants dans le creuset de quartz du four monocristallin, augmentez la température à plus de 1 000 degrés et obtenez du silicium polycristallin à l’état fondu.

640 (1)

La croissance des lingots de silicium est un processus de transformation du silicium polycristallin en silicium monocristallin. Une fois le silicium polycristallin transformé en liquide, l'environnement thermique est contrôlé avec précision pour se transformer en monocristaux de haute qualité.

Notions associées :
Croissance monocristalline :Une fois que la température de la solution de silicium polycristallin est stable, le germe cristallin est lentement abaissé dans le silicium fondu (le germe cristallin sera également fondu dans le silicium fondu), puis le germe cristallin est soulevé à une certaine vitesse pour l'ensemencement. processus. Ensuite, les luxations générées lors du processus d’ensemencement sont éliminées grâce à l’opération de striction. Lorsque le col est rétréci à une longueur suffisante, le diamètre du silicium monocristallin est agrandi jusqu'à la valeur cible en ajustant la vitesse de traction et la température, puis le diamètre égal est maintenu pour atteindre la longueur cible. Enfin, afin d'éviter que la dislocation ne s'étende vers l'arrière, le lingot monocristallin est fini pour obtenir le lingot monocristallin fini, puis il est retiré une fois la température refroidie.

Méthodes de préparation de silicium monocristallin :Méthode CZ et méthode FZ. La méthode CZ est abrégée en méthode CZ. La caractéristique de la méthode CZ est qu'elle est résumée dans un système thermique à cylindre droit, utilisant un chauffage par résistance au graphite pour faire fondre le silicium polycristallin dans un creuset en quartz de haute pureté, puis insérant le germe cristallin dans la surface fondue pour le soudage, tout en faire tourner le cristal germe, puis inverser le creuset. Le cristal germe est lentement soulevé vers le haut, et après les processus d'ensemencement, d'agrandissement, de rotation de l'épaule, de croissance de diamètre égal et de queue, un silicium monocristallin est obtenu.

La méthode de fusion de zone est une méthode d'utilisation de lingots polycristallins pour fondre et cristalliser des cristaux semi-conducteurs dans différentes zones. L'énergie thermique est utilisée pour générer une zone de fusion à une extrémité de la tige semi-conductrice, puis un cristal germe monocristallin est soudé. La température est ajustée pour que la zone de fusion se déplace lentement vers l'autre extrémité de la tige, et à travers toute la tige, un monocristal se développe et l'orientation du cristal est la même que celle du cristal germe. La méthode de fusion de zone est divisée en deux types : la méthode de fusion de zone horizontale et la méthode de fusion de zone de suspension verticale. Le premier est principalement utilisé pour la purification et la croissance monocristalline de matériaux tels que le germanium et le GaAs. Cette dernière consiste à utiliser une bobine haute fréquence dans une atmosphère ou un four à vide pour générer une zone fondue au niveau du contact entre le cristal germe monocristallin et la tige de silicium polycristallin suspendue au-dessus, puis à déplacer la zone fondue vers le haut pour faire croître un seul cristal. cristal.

Environ 85 % des tranches de silicium sont produites par la méthode Czochralski et 15 % des tranches de silicium sont produites par la méthode de fusion de zones. Selon la demande, le silicium monocristallin cultivé par la méthode Czochralski est principalement utilisé pour produire des composants de circuits intégrés, tandis que le silicium monocristallin cultivé par la méthode de fusion de zone est principalement utilisé pour les semi-conducteurs de puissance. La méthode Czochralski a un processus mature et est plus facile à cultiver du silicium monocristallin de grand diamètre ; la méthode de fusion de zone n'entre pas en contact avec le récipient, n'est pas facile à contaminer, a une pureté plus élevée et convient à la production de dispositifs électroniques de haute puissance, mais il est plus difficile de cultiver du silicium monocristallin de grand diamètre, et n'est généralement utilisé que pour un diamètre de 8 pouces ou moins. La vidéo montre la méthode Czochralski.

640 (2)

En raison de la difficulté de contrôler le diamètre de la tige de silicium monocristallin lors du processus de traction du monocristal, afin d'obtenir des tiges de silicium de diamètres standards, tels que 6 pouces, 8 pouces, 12 pouces, etc. Après avoir tiré le monocristal cristal, le diamètre du lingot de silicium sera roulé et meulé. La surface de la tige de silicium après laminage est lisse et l'erreur de taille est plus petite.

640 (3)

Grâce à une technologie avancée de coupe de fil, le lingot monocristallin est découpé en tranches de silicium d'une épaisseur appropriée à l'aide d'un équipement de tranchage.

640 (4)

En raison de la faible épaisseur de la plaquette de silicium, le bord de la plaquette de silicium après découpe est très tranchant. Le but du meulage des bords est de former un bord lisse et il n'est pas facile de le casser lors de la future fabrication de copeaux.

640 (6)

Le rodage consiste à ajouter la plaquette entre la plaque de sélection lourde et la plaque de cristal inférieure, puis à appliquer une pression et à tourner avec l'abrasif pour rendre la plaquette plate.

640 (5)

La gravure est un processus visant à éliminer les dommages superficiels de la tranche, et la couche superficielle endommagée par le traitement physique est dissoute par une solution chimique.

640 (8)

Le meulage double face est un processus visant à rendre la plaquette plus plate et à éliminer les petites saillies à la surface.

640 (7)

Le RTP est un processus de chauffage rapide de la tranche en quelques secondes, de sorte que les défauts internes de la tranche soient uniformes, que les impuretés métalliques soient supprimées et qu'un fonctionnement anormal du semi-conducteur soit évité.

640 (11)

Le polissage est un processus qui garantit la douceur de la surface grâce à un usinage de précision de la surface. L'utilisation d'une pâte de polissage et d'un chiffon de polissage, combinée à une température, une pression et une vitesse de rotation appropriées, peut éliminer la couche de dommages mécaniques laissée par le processus précédent et obtenir des plaquettes de silicium avec une excellente planéité de surface.

640 (9)

Le but du nettoyage est d'éliminer les matières organiques, les particules, les métaux, etc. restant à la surface de la plaquette de silicium après le polissage, afin d'assurer la propreté de la surface de la plaquette de silicium et de répondre aux exigences de qualité du processus ultérieur.

640 (10)

Le testeur de planéité et de résistivité détecte la plaquette de silicium après polissage et nettoyage pour garantir que l'épaisseur, la planéité, la planéité locale, la courbure, le gauchissement, la résistivité, etc. de la plaquette de silicium polie répondent aux besoins du client.

640 (12)

LE COMPTAGE DE PARTICULES est un processus permettant d'inspecter avec précision la surface de la plaquette, et les défauts de surface et leur quantité sont déterminés par diffusion laser.

640 (14)

EPI GROWING est un procédé de croissance de films monocristallins de silicium de haute qualité sur des tranches de silicium polies par dépôt chimique en phase vapeur.

Notions associées :Croissance épitaxiale : fait référence à la croissance d'une couche monocristalline avec certaines exigences et la même orientation cristalline que le substrat sur un substrat monocristallin (substrat), tout comme le cristal d'origine s'étendant vers l'extérieur sur une section. La technologie de croissance épitaxiale a été développée à la fin des années 1950 et au début des années 1960. À cette époque, afin de fabriquer des dispositifs à haute fréquence et à haute puissance, il était nécessaire de réduire la résistance en série du collecteur, et le matériau devait résister à une haute tension et à un courant élevé. couche épitaxiale de résistance sur un substrat à faible résistance. La nouvelle couche monocristalline cultivée par épitaxie peut être différente du substrat en termes de type de conductivité, de résistivité, etc., et des monocristaux multicouches de différentes épaisseurs et exigences peuvent également être développés, améliorant ainsi considérablement la flexibilité de la conception du dispositif et la performances de l'appareil.

640 (13)

L'emballage est l'emballage des produits finaux qualifiés.


Heure de publication : 05 novembre 2024