Wafers o mea autu autu mo le gaosiga o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia, masini semiconductor tuʻufaʻatasi ma masini eletise. E sili atu i le 90% o ta'aloga tu'ufa'atasi o lo'o faia i luga o fa'ama'i mama, maualuga maualuga.
O mea faigaluega sauniuni wafer e faasino i le faagasologa o le faia o mea mama polycrystalline silicon mea i le silicon one crystal rod material of a specific diameter and length, ona tuʻuina atu lea o le silicon one crystal rod material i se faasologa o masini masini, vailaʻau togafitiga ma isi faiga.
Meafaigaluega e gaosia ai le silicon wafers po'o le epitaxial silicon wafers e fetaui ma le sa'o atoatoa o foliga ma mea e mana'omia i luga ole laiga ma maua ai le mea e mana'omia mo le gaosiga o chip.
O le fa'agasologa masani o le fa'agasolo mo le sauniaina o fa'ama'i sikoni ma le lautele e itiiti ifo i le 200 mm o le:
Tuputupu tioata tasi → truncation → taʻavale le lautele i fafo → tipi → chamfering → olo → etching → gettering → polesi → faamama → epitaxy → afifiina, ma isi.
Ole fa'agasologa autu ole fa'agasolo mo le sauniaina o fa'ama'i sikoni ma le lautele ole 300 mm e fa'apea:
Tuputupu ae tioata tasi → truncation → taʻavale le lautele i fafo → slicing → chamfering → olo olo → etching → fali pito → falilua itu → polesi tasi itu → faamamaina mulimuli → epitaxy/annealing → afifiina, ma isi.
1.Silicon mea
Silicon o se mea semiconductor ona e 4 valence electrons ma o loo i le vaega IVA o le laulau faavaitaimi faatasi ai ma isi elemene.
Ole numera ole valence electrons ile silicon e tu'u sa'o ile va ole ta'avale lelei (1 valence electron) ma se insulator (8 valence electrons).
E le maua le silikoni mama i le natura ma e tatau ona aveese ma faʻamamaina ina ia mama atoatoa mo le gaosiga. E masani ona maua i le silica (silicon oxide poʻo SiO2) ma isi silicates.
O isi ituaiga o SiO2 e aofia ai tioata, tioata lanu, quartz, agate ma mata o pusi.
O le mea muamua na faʻaaogaina e fai ma semiconductor o le germanium i le 1940s ma le amataga o le 1950s, ae na vave ona suia i le silicon.
Silicon na filifilia e avea ma mea semiconductor autu mo mafuaaga autu e fa:
Tele o Mea Sili: Silicon o le elemene lona lua sili ona tele i luga o le Lalolagi, faʻamauina mo le 25% o le eleele o le lalolagi.
O le maualuga o le liusuavai o mea silicon e mafai ai ona lautele le faʻapalepale o le faagasologa: o le mea liusuavai o le silikoni i le 1412 ° C e sili atu le maualuga nai lo le liusua o le germanium i le 937 ° C. O le maualuga maualuga o le liusuavai e mafai ai e le silikoni ona tatalia faiga maualuga-vevela.
O mea silikoni e iai le lautele o le fa'aogaina o le vevela;
Fa'atupula'ia fa'alenatura ole silikon oxide (SiO2): SiO2 o se mea e sili ona lelei, faʻamautu eletise eletise ma galue o se paʻu vailaʻau sili ona lelei e puipuia ai le silikoni mai fafo. E taua le mautu o le eletise e aloese ai mai le tafe i le va o taʻavale vavalalata i totonu o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia. O le mafai ona fa'atupuina ni fa'amea manifinifi mautu o mea SiO2 e fa'avae i le gaosiga o masini semiconductor metal-oxide (MOS-FET) maualuga. O le SiO2 e iai uiga fa'ainisinia fa'apei i le silikoni, e fa'ataga ai le fa'agaioiina o le vevela maualuga e aunoa ma le fa'aosoina o fa'ama'i fa'asolo.
2. Sauniuniga wafer
Semiconductor wafers e tipi mai mea semiconductor tele. O lenei mea semiconductor e taʻua o se tootoo tioata, lea e tupu mai i se poloka tele o polycrystalline ma mea e le faʻaaogaina.
Suia se poloka polycrystalline i se tioata tasi tele ma tuʻuina atu i ai le faʻataʻitaʻiga tioata saʻo ma le aofaʻi talafeagai o le N-type poʻo le P-type doping e taʻua o le tuputupu ae tioata.
O tekinolosi sili ona taatele mo le gaosia o mea'ai tioata tioata e tasi mo le sauniuniga o le fafie o le Czochralski metotia ma le sone liusuavai metotia.
2.1 Czochralski auala ma Czochralski ogaumu tioata tasi
O le auala Czochralski (CZ), lea e lauiloa foi o le Czochralski (CZ) metotia, e faasino i le faagasologa o le liua o le sua silicon semiconductor-grade u'amea i totonu o ni ingots silicon maʻa tasi-crystal ma le tulaga tioata saʻo ma doped i le N-type poʻo le P- ituaiga.
I le taimi nei, e sili atu nai lo le 85% o le tioata tioata tasi o loʻo faʻatupulaia e faʻaaoga ai le auala Czochralski.
O se ogaumu tioata tasi Czochralski e faasino i se meafaigaluega e faʻafefeteina mea polysilicon maualuga i totonu o le vai e ala i le faʻamafanafanaina i totonu o se vacuum maualuga tapuni poʻo se kasa seasea (poʻo le kasa inert) puipuiga siosiomaga, ona toe faʻamaʻaina lea e fausia ai mea tioata tioata tasi ma nisi fafo. fua.
O le mataupu faavae galue o le ogaumu tioata tasi o le faagasologa faaletino o mea polycrystalline silicon recrystallizing i se tasi tioata tioata mea i se tulaga vai.
O le ogaumu tioata tasi CZ e mafai ona vaevaeina i ni vaega se fa: o le ogaumu tino, masini faʻapipiʻi masini, faʻavevela ma le faʻaogaina o le vevela, ma le faʻaogaina o le kesi.
O le tino o le ogaumu e aofia ai le ogaumu, se fatu tioata tioata, se quartz crucible, se sipuni doping, se ufiufi tioata fatu, ma se faamalama mataʻituina.
O le ogaumu o le faʻamautinoaina o le vevela i totonu o le ogaumu e faʻasalalau tutusa ma mafai ona faʻamama lelei le vevela; o le fatu tioata tioata e faʻaaogaina e tuli ai le tioata fatu e faʻasolo i luga ma lalo ma feʻaveaʻi; o mea leaga e manaʻomia ona faʻapipiʻiina o loʻo tuʻuina i totonu o le sipuni doping;
O le ufiufi tioata fatu e puipuia ai le tioata fatu mai le faaleagaina. O le faʻaogaina o masini e masani ona faʻaaogaina e pulea ai le gaioiga o le tioata fatu ma le faʻafefe.
Ina ia faʻamautinoa e le faʻamaʻiina le vaifofo silicon, e manaʻomia le maualuga o le vacuum degree i totonu o le ogaumu, e masani lava i lalo ifo o le 5 Torr, ma o le mama o le kesi inert faaopoopo e tatau ona i luga aʻe o le 99.9999%.
O se fasi tioata tioata e tasi ma le fa'ata'ita'iga tioata e mana'omia e fa'aaogaina e pei o se tioata fatu e tupu ai se ingot silicon, ma o le silicon ingot ua tupu e pei o se fa'atusa o le tioata fatu.
O tulaga i le va o le silikoni uʻamea ma le tioata tasi tioata tioata fatu e manaʻomia ona faʻatonutonu saʻo. O nei tulaga e faʻamautinoa ai e mafai e le vaega manifinifi o le silicon ona faʻatusa lelei le fausaga o le tioata fatu ma iu ai ina tupu aʻe i se tasi tioata silicon ingot.
2.2 Metotia Fa'aliusuavai Sone ma Ogaumu Fa'aliusuavai Tutasi
Ole auala o le sone fa'afefeteina (FZ) e maua mai ai ni atigi tioata tioata e tasi e maualalo tele le okesene. O le auala o le sone faʻafefe na atiaʻe i le 1950s ma e mafai ona maua ai le silikoni tioata sili ona mama i le taimi nei.
O le sone liusuavai ogaumu tioata tasi e faasino i se ogaumu e faʻaaogaina le mataupu faavae o le sone liusuavai e maua ai se vaapiapi sone liusuavai i totonu o le polycrystalline rod e ala i se maualuga-vevela vaapiapi vaega tapuni o le polycrystalline rod ogaumu tino i se vacuum maualuga poʻo se kasa quartz tube gas. siosiomaga puipuiga.
O se mea faigaluega e fa'agaoioi ai se la'au polycrystalline po'o se tino fa'avevela o le ogaumu e fa'agaoioi ai le sone liusuavai ma fa'asolosolo malie i totonu o se u'a tioata se tasi.
O le uiga o le saunia o tootoo tioata tasi e ala i le sone liusuavai auala e mafai ona faaleleia le mama o tootoo polycrystalline i le faagasologa o crystallization i tootoo tioata tasi, ma o le tuputupu ae doping o mea tootoo e sili atu toniga.
O ituaiga o sone liusuavai ogaumu tioata tasi e mafai ona vaevaeina i ni ituaiga se lua: sone opeopea liusuavai ogaumu tioata tasi e faalagolago i luga o le vevela ma le sone faalava liusuavai ogaumu tioata tasi. I fa'atinoga fa'atino, sone liusuavai ogaumu tioata e masani ona fa'aaogaina le sone fa'afefeteina.
O le sone liusuavai ogaumu tioata tasi e mafai ona saunia maualuga-mama maualalo-oxygen tioata tioata tasi e aunoa ma le manaomia o se ipu. E masani ona faʻaaogaina e saunia ai le maualuga-resistivity (> 20kΩ · cm) tasi tioata tioata ma faʻamamā sone liusua kasa. O nei oloa e masani ona faʻaaogaina i le gaosiga o masini eletise faʻapitoa.
O le sone liusuavai ogaumu tioata tasi e aofia ai se ogaumu potu, o le pito i luga ma le pito i lalo (mea faʻainisinia vaega), o se tioata tootoo chuck, se fatu tioata chuck, o se coil faʻamafanafana (telefoni afi afi), kesi ports (vacuum port, kesi, pito i luga kesi), ma isi.
I totonu o le fausaga o le ogaumu, o loʻo faʻatulagaina le taʻavale vai malulu. O le pito pito i lalo o le pito i luga o le ogaumu tioata tasi o se tootoo tioata tioata, lea e faʻaaogaina e pipii ai se tootoo polycrystalline; o le pito pito i luga o le pito pito i lalo o se fatu tioata tioata, lea e faʻaaogaina e pipii ai le tioata fatu.
O loʻo tuʻuina atu se eletise eletise maualuga i le faʻamafanafanaga, ma o se sone faʻafefe vaiti e fausia i totonu o le tootoo polycrystalline e amata mai le pito i lalo. I le taimi lava e tasi, o le pito i luga ma le pito i lalo e feliuliuaʻi ma alu ifo, ina ia faʻafefeteina le sone liusuavai i se tioata e tasi.
O le lelei o le sone liusuavai ogaumu tioata tasi e le gata e mafai ona faaleleia le mama o le tioata e tasi saunia, ae faia foi le tootoo doping tuputupu aʻe toniga, ma le tootoo tioata tasi e mafai ona faamamaina e ala i le tele o faagasologa.
O le le lelei o le sone liusuavai ogaumu tioata tasi e maualuga tau faagasologa ma le diameter itiiti o le tioata tasi saunia. I le taimi nei, o le maualuga maualuga o le tioata tasi e mafai ona saunia e 200mm.
O le maualuga atoa o le sone liusuavai masini ogaumu tioata tasi e fai si maualuga, ma o le ta o le pito i luga ma lalo axes e fai si umi, o lea e mafai ona tupu umi tioata tasi tootoo.
3. Fa'agaioiina ma mea faigaluega
O le tootoo tioata e manaʻomia ona uia se faasologa o faiga e fausia ai se mea faʻapipiʻi silicon e fetaui ma manaʻoga o le gaosiga semiconductor, e taʻua o le wafer. O le faiga faavae o le faagasologa o le:
Tu'u, tipiina, tipiina, fa'afefete fa'afefete, fa'afefeteina, olo, fa'aiila, fa'amama ma afifiina, ma isi.
3.1 Fa'asusuina o le Wafer
I le faagasologa o le gaosiga o le polycrystalline silicon ma le Czochralski silicon, tasi tioata tioata o loʻo i ai le okesene. I se vevela faʻapitoa, o le okesene i totonu o le tioata tioata tasi o le a foaʻi eletise, ma o le okesene o le a liua i foaʻi okesene. O nei eletise o le a tuʻufaʻatasia ma mea leaga i totonu o le silicon wafer ma afaina ai le resistivity o le silicon wafer.
Ogaumu faʻafefe: e faʻatatau i se ogaumu e siitia ai le vevela i totonu o le ogaumu i le 1000-1200 ° C i totonu o le hydrogen poʻo le argon environment. E ala i le fa'amafanafanaina ma le mālūlū, o le okesene e lata ane i le pito i luga o le mea'ai fa'aila fa'aiila e fa'afefeteina ma aveese mai i luga, ma mafua ai ona fa'afefete le okesene ma fa'apalapala.
O mea faigaluega e fa'agaoio ai e fa'amavaeina ai ni fa'aletonu laiti i luga o le fa'ama'i fa'asilika, fa'aitiitia le aofa'i o mea leaga e lata ane i luga ole fa'ama'i fa'ama'i silicon, fa'aitiitia fa'aletonu, ma fa'atupu ai se vaega mama i luga ole fa'aele'ele ole fa'asili.
O le ogaumu faʻafefe e taʻua foi o le ogaumu vevela maualuga ona o le maualuga o le vevela. O lo'o ta'ua fo'i e le alamanuia le fa'agaioiina o le fa'ama'i fa'ama'i.
Silicon wafer annealing ogaumu ua vaevaeina i:
-Ogaumu fa'afefe fa'asaga;
-Ogaumu fa'amaufa'ailoga tu'usa'o;
-Ogaumu su'e vave.
O le eseesega tele i le va o le ogaumu fa'afefe fa'alava ma le ogaumu fa'alava fa'alava o le fa'atulagaina lea o le potu tali.
O le potu tali o le ogaumu fa'alava fa'alava o lo'o fa'ata'atia fa'alava, ma e mafai ona utaina se vaega o fa'a'u'u fa'asilika i totonu o le potu tali a le ogaumu fa'afefe mo le fa'aputuina i le taimi e tasi. O le taimi faʻapipiʻi e masani lava 20 i le 30 minute, ae o le potu tali e manaʻomia se taimi umi faʻavevela e oʻo atu ai i le vevela e manaʻomia e le faʻagasologa faʻafefe.
O le fa'agasologa o le ogaumu fa'amaufa'ailoga tu'usa'o e fa'aaogaina ai fo'i le faiga o le fa'amomoliina i le taimi lava e tasi se vaega o fa'a'a'au fa'asolo i totonu o le potu tali atu o le ogaumu fa'afefete mo togafitiga fa'afefe. O le potu tali atu o loʻo i ai se faʻatulagaga faʻapipiʻi faʻapipiʻi, lea e mafai ai ona tuʻu le faʻamalo o le silicon i totonu o se vaʻa quartz i se tulaga faʻalava.
I le taimi lava e tasi, talu ai e mafai ona feliuliuaʻi atoa le vaʻa quartz i totonu o le potu tali, o le vevela faʻafefe o le potu tali e toniga, o le tufatufaina o le vevela i luga o le wafer silicon e tutusa, ma e sili ona lelei le faʻaogaina o uiga tutusa. Ae ui i lea, o le tau o le faʻagasologa o le ogaumu faʻafefeteina e maualuga atu nai lo le ogaumu faʻalava.
O le ogaumu faʻapipiʻi vave e faʻaaogaina ai se moli tungsten halogen e faʻavevela saʻo ai le wafer silicon, lea e mafai ona maua vave le vevela poʻo le malulu i le lautele o le 1 i le 250 ° C / s. Ole fua fa'avevela po'o le fa'alili e sili atu le vave nai lo le ogaumu fa'aluma masani. E na'o ni nai sekone e fa'avela ai le vevela o le potu tali i luga ole 1100°C.
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Semicera e mafai ona tuʻuina atuvaega graphite,lagona vaivai/malosi,vaega silikon carbide, CVD silicon carbide vaega, maSiC/TaC vaega fa'apipi'ifa'atasi ai ma faiga semiconductor atoa ile 30 aso.
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