În calitate de furnizor de plachete de siliciu de 5 inci, sunt adesea întrebat despre procesul de fabricație a acestor componente esențiale în industria semiconductoarelor. În această postare pe blog, vă voi ghida prin pașii detaliați ai modului în care sunt fabricate napolitanele de siliciu de 5 inci, de la materiile prime până la produsul final lustruit.
Pasul 1: Purificarea Siliciului
Călătoria unei plăci de siliciu de 5 inci începe cu purificarea siliciului. Siliciul este al doilea element cel mai abundent din scoarța terestră, dar se găsește de obicei sub formă de dioxid de siliciu (SiO₂) în nisip și cuarț. Pentru a obține siliciu de înaltă puritate pentru aplicații cu semiconductor, este necesar un proces de purificare în mai multe etape.
Primul pas este reducerea dioxidului de siliciu la siliciu de calitate metalurgică (MG-Si) prin încălzirea acestuia cu carbon într-un cuptor cu arc electric. Acest proces produce siliciu cu o puritate de aproximativ 98%. Cu toate acestea, acest nivel de puritate nu este suficient pentru utilizarea semiconductorilor, deci este necesară o purificare suplimentară.
Următorul pas este conversia MG-Si în triclorosilan (SiHCl₃) prin reacția acestuia cu acid clorhidric (HCl). Triclorosilanul este un compus volatil care poate fi purificat prin distilare fracționată. Triclorosilanul purificat este apoi redus cu hidrogen pentru a produce siliciu policristalin de înaltă puritate (polisiliciu) cu o puritate de până la 99,9999999% (9N).
Pasul 2: Creșterea unui singur cristal
Odată ce polisiliciul de înaltă puritate este obținut, acesta trebuie transformat într-un lingot de siliciu cu un singur cristal. Cea mai comună metodă de creștere a siliciului monocristal este procesul Czochralski (Cz), care a fost dezvoltat de omul de știință polonez Jan Czochralski în 1916.
În procesul Cz, polisiliciul este plasat într-un creuzet de cuarț și încălzit până la punctul său de topire (aproximativ 1414°C) într-o atmosferă de gaz inert. Un mic cristal semințe de siliciu este apoi scufundat în siliciul topit și tras încet în sus în timp ce se rotește. Pe măsură ce cristalul de sămânță este tras, siliciul topit se solidifică în jurul lui, formând un singur lingot de siliciu cristalin.
Diametrul lingoului este controlat prin reglarea vitezei de tragere și a temperaturii siliciului topit. Pentru plachetele de siliciu de 5 inchi, lingoul este de obicei crescut la un diametru de aproximativ 127 mm (5 inchi). Lungimea lingoului poate varia în funcție de cerințele specifice ale clientului, dar de obicei este de câteva sute de milimetri.
Pasul 3: Tăierea lingoului
După ce lingoul de siliciu monocristal este crescut, acesta trebuie tăiat în napolitane individuale. Acest lucru se face folosind un ferăstrău cu diamant sau un ferăstrău cu sârmă. Pânza de ferăstrău sau sârmă este acoperită cu particule de diamant, care sunt extrem de dure și pot tăia prin lingoul de siliciu cu precizie.
Grosimea plachetelor este de obicei între 275 și 725 micrometri, în funcție de aplicație. Napolitanele mai groase sunt mai robuste și pot rezista la temperaturi mai ridicate și solicitări mecanice, în timp ce napolitanele mai subțiri sunt folosite pentru aplicații în care spațiul este limitat.
Pasul 4: Măcinarea și leuirea napolitanelor
Odată ce napolitanele sunt feliate, de obicei sunt aspre și au o grosime neuniformă. Pentru a le face potrivite pentru prelucrarea semiconductoarelor, trebuie să fie șlefuite și lepate pentru a obține o suprafață netedă și plană.
Măcinarea este primul pas al procesului, în care napolitanele sunt plasate pe o plată rotativă și se folosește o roată de șlefuit pentru a îndepărta stratul de suprafață rugoasă. Discul de șlefuit este realizat dintr-un material abraziv dur, cum ar fi carbură de siliciu sau diamant, și este proiectat să îndepărteze materialul rapid și uniform.
După măcinare, napolitanele sunt șlefuite pentru a îmbunătăți și mai mult finisarea suprafeței și planeitatea. Leuirea este un proces în care napolitanele sunt plasate pe o placă de leupare și se folosește o suspensie de particule abrazive pentru a lustrui suprafața. Placa de lepătură este de obicei realizată dintr-un material moale, cum ar fi fonta sau cuprul, iar particulele abrazive sunt de obicei oxid de aluminiu sau dioxid de siliciu.
Pasul 5: Gravarea napolitanelor
După măcinare și șlefuire, napolitanele pot avea încă unele daune la suprafață și contaminanți. Pentru a le îndepărta, napolitanele sunt gravate folosind o soluție chimică. Gravarea este un proces în care suprafața plachetei este îndepărtată selectiv prin reacția ei cu un agent chimic de gravare.
Există două tipuri principale de gravare: gravarea umedă și gravarea uscată. Gravarea umedă folosește un agent chimic lichid, cum ar fi acidul fluorhidric (HF) sau acidul azotic (HNO₃), pentru a dizolva stratul de suprafață al plachetei. Gravarea uscată, pe de altă parte, utilizează o plasmă de gaze reactive, cum ar fi clorul sau fluorul, pentru a grava suprafața plachetei.
Alegerea metodei de gravare depinde de cerințele specifice ale aplicației. Gravarea umedă este în general mai rapidă și mai rentabilă, dar poate fi mai puțin precisă și poate provoca deteriorarea suprafeței plachetei. Gravarea uscată, pe de altă parte, este mai precisă și poate fi folosită pentru a grava modele complexe, dar este mai costisitoare și necesită echipamente specializate.
Pasul 6: Lustruirea napolitanelor
După gravare, napolitanele sunt de obicei lustruite pentru a obține un finisaj de suprafață asemănător oglinzii. Lustruirea este un proces în care napolitanele sunt plasate pe un tampon de lustruit și se folosește o suspensie de particule abrazive pentru a îndepărta rugozitatea rămasă a suprafeței. Discul de lustruire este de obicei realizat dintr-un material moale, cum ar fi poliuretanul, iar particulele abrazive sunt de obicei silice coloidală sau alumină.
Procesul de lustruire este controlat cu atenție pentru a se asigura că suprafața plachetei este plană și netedă până la câțiva nanometri. Acest lucru este important deoarece orice neregularități ale suprafeței pot afecta performanța dispozitivelor semiconductoare care sunt fabricate pe placă.
Pasul 7: Curățarea și inspecția plachetelor
Odată ce napolitanele sunt lustruite, acestea sunt curățate pentru a îndepărta orice contaminanți și particule rămase. Curățarea se face de obicei folosind o combinație de solvenți chimici și apă deionizată. Napolitanele sunt apoi uscate și inspectate pentru defecte, cum ar fi zgârieturi, fisuri și particule.
Inspecția se face de obicei folosind microscopia optică, microscopia electronică cu scanare (SEM) sau microscopia cu forță atomică (AFM). Aceste tehnici permit producătorului să detecteze și să măsoare defectele de pe suprafața plachetei cu mare precizie. Orice napolitană care nu îndeplinește standardele de calitate sunt respinse și reciclate.
Pasul 8: Ambalarea și expedierea napolitanelor
După ce napolitanele sunt inspectate și aprobate, acestea sunt ambalate într-un mediu curat și protector pentru a preveni contaminarea și deteriorarea în timpul transportului. Napolitanele sunt de obicei plasate într-un suport de plastic sau într-o casetă și sigilate într-o pungă de plastic sau un recipient.
Ambalajul este conceput pentru a proteja napolitanele de umiditate, praf și electricitate statică. Include, de asemenea, etichete și marcaje care oferă informații despre dimensiunea, orientarea și numărul de lot.
Odată ce napolitanele sunt ambalate, acestea sunt gata pentru a fi expediate către client. Procesul de expediere este atent controlat pentru a se asigura că napolitanele ajung la destinație în stare bună. Acest lucru poate implica utilizarea containerelor de transport specializate, medii cu temperatură controlată și proceduri de manipulare.
Concluzie
În concluzie, procesul de fabricație a plachetelor de siliciu de 5 inci este un proces complex și extrem de precis, care necesită tehnologie și expertiză avansată. De la purificarea siliciului până la ambalarea finală și expedierea, fiecare pas din proces este controlat cu atenție pentru a asigura calitatea și performanța napolitanelor.
În calitate de furnizor de plachete de siliciu de 5 inchi, ne angajăm să oferim clienților noștri produse de înaltă calitate care îndeplinesc cerințele lor specifice. Folosim cele mai noi tehnici și echipamente de producție pentru a ne asigura că napolitanele noastre sunt de cea mai înaltă calitate și fiabilitate.
Dacă sunteți interesat să achiziționați plachete de siliciu de 5 inchi sau aveți întrebări despre produsele noastre, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați. Am fi bucuroși să discutăm despre nevoile dumneavoastră și să vă oferim o cotație.
Pe lângă plăcile de siliciu de 5 inchi, oferim și o gamă largă de alte dimensiuni de plăci de siliciu, inclusivWafer de siliciu de 2 inchi (50,8 mm),Wafer de silicon de 3 inchi (76,2 mm), șiWafer de silicon de 8 inchi (200 mm). Produsele noastre sunt utilizate într-o varietate de aplicații, inclusiv producția de semiconductori, celule solare și sisteme microelectromecanice (MEMS).
Referințe
- Sze, SM (1985). Tehnologia VLSI. McGraw-Hill.
- Wolf, S. și Tauber, RN (1986). Prelucrarea siliciului pentru era VLSI, Volumul 1: Tehnologia proceselor. Presă cu zăbrele.
- Madou, MJ (2002). Fundamentele microfabricației: Știința miniaturizării. CRC Press.