Produktionsproces for siliciumwafer
Jun 17, 2024
1. Siliciumekstraktion og -rensning:
Siliciumwafers begynder deres liv som råsilicium, som er udvundet af kvartsit, en form for kvartssandsten. Silicium renses gennem en proces, der involverer opvarmning med kul i en elektrisk ovn. Denne proces, kendt som den carbotermiske reduktion, producerer silicium af metallurgisk kvalitet.
2. Forfining til elektronisk karakter:
For at opnå den renhed, der kræves til halvlederapplikationer, gennemgår silicium af metallurgisk kvalitet yderligere forfining gennem en kemisk proces kendt som Siemens-processen. Denne proces omdanner silicium til en høj ren polysiliciumform, hvilket fjerner urenheder såsom jern, aluminium og bor.
3. Smeltning og krystalvækst:
Det rensede polysilicium smeltes i en kvartsdigel ved temperaturer over 1400 grader. En lille præcist orienteret frøkrystal af silicium dyppes i det smeltede silicium. Frøkrystallens orientering hjælper med at styre væksten af en siliciumkrystal med en specifik krystallinsk orientering.
4. Czochralski-proces:
Den mest almindelige metode til dyrkning af enkeltkrystal silicium er Czochralski-processen. Frøkrystallen, der er fastgjort til en stang, trækkes langsomt tilbage og roteres fra smelten. Når det trækkes tilbage, krystalliserer siliciumet på frøet og danner en cylindrisk enkeltkrystal.
5. Doping:
Under vækstprocessen kan specifikke urenheder, kendt som dopingmidler (såsom bor, fosfor eller arsen), tilsættes for at ændre siliciumets elektriske egenskaber og gøre det til en p-type eller n-type halvleder.
6. Skæring af barren:
Når enkeltkrystal siliciumbarren er dyrket, skæres den i tynde skiver ved hjælp af en diamantsav. Disse skiver er silicium wafers. Hver wafer er typisk omkring 1 mm tyk.
7. Polering:
Vaflerne poleres derefter for at skabe en glat, fejlfri overflade. Dette trin er afgørende, fordi eventuelle overfladefejl kan påvirke ydeevnen af halvlederenheder fremstillet af wafere.
8. Rengøring:
Efter polering gennemgår wafere strenge renseprocesser for at fjerne alle overfladeforurenende stoffer og partikler. Dette trin involverer ofte flere omgange ætsning og skylning.
9. Inspektion og prøvning:
Til sidst bliver hver wafer inspiceret og testet for kvalitet og renhed. Avanceret metrologiudstyr bruges til at sikre, at hver wafer opfylder de strenge standarder, der kræves til halvlederfremstilling.
