Kao dobavljača silicijskih pločica od 5 inča, često me pitaju o procesu proizvodnje ovih bitnih komponenti u industriji poluvodiča. U ovom postu na blogu provest ću vas kroz detaljne korake kako se proizvode silicijske pločice od 5 inča, od sirovina do konačnog poliranog proizvoda.
Korak 1: Pročišćavanje silikonom
Putovanje silicijske pločice od 5 inča počinje pročišćavanjem silicija. Silicij je drugi najzastupljeniji element u Zemljinoj kori, ali se obično nalazi u obliku silicijevog dioksida (SiO₂) u pijesku i kvarcu. Za dobivanje silicija visoke čistoće za primjenu u poluvodičima potreban je postupak pročišćavanja u više koraka.
Prvi korak je redukcija silicijeva dioksida u metalurški silicij (MG-Si) zagrijavanjem s ugljikom u elektrolučnoj peći. Ovaj proces proizvodi silicij čistoće od oko 98%. Međutim, ova razina čistoće nije dovoljna za upotrebu u poluvodičima, pa je potrebno dodatno pročišćavanje.
Sljedeći korak je pretvorba MG-Si u triklorosilan (SiHCl3) reakcijom s klorovodikom (HCl). Triklorosilan je hlapljiv spoj koji se može pročistiti frakcijskom destilacijom. Pročišćeni triklorosilan se zatim reducira vodikom kako bi se dobio polikristalni silicij visoke čistoće (polisilicij) čistoće do 99,9999999% (9N).
Korak 2: Rast monokristala
Nakon što se dobije polisilicij visoke čistoće, potrebno ga je pretvoriti u monokristalni ingot silicija. Najčešća metoda za uzgoj monokristala silicija je Czochralski (Cz) proces, koji je razvio poljski znanstvenik Jan Czochralski 1916. godine.
U procesu Cz, polisilicij se stavlja u kvarcni lončić i zagrijava do svoje točke taljenja (oko 1414°C) u atmosferi inertnog plina. Mali kristal silicija potom se uranja u rastaljeni silicij i polako povlači prema gore dok se okreće. Kako se klica kristala povlači, rastaljeni silicij se skrućuje oko njega, tvoreći monokristalni ingot silicija.
Promjer ingota kontrolira se podešavanjem brzine izvlačenja i temperature rastaljenog silicija. Za silicijske pločice od 5 inča, ingot se obično uzgaja do promjera od oko 127 mm (5 inča). Duljina ingota može varirati ovisno o specifičnim zahtjevima kupca, ali obično iznosi nekoliko stotina milimetara.
Korak 3: Rezanje ingota
Nakon što se monokristalni silicijski ingot uzgoji, potrebno ga je narezati na pojedinačne pločice. To se radi pomoću dijamantne pile ili žičane pile. Oštrica pile ili žica presvučeni su dijamantnim česticama koje su izuzetno tvrde i mogu precizno prorezati silicijski ingot.
Debljina pločica je obično između 275 i 725 mikrometara, ovisno o primjeni. Deblje pločice su robusnije i mogu izdržati više temperature i mehanička naprezanja, dok se tanje pločice koriste za primjene gdje je prostor ograničen.
Korak 4: Brušenje i lepljenje oblati
Nakon što su oblatne narezane, obično su hrapave i neujednačene debljine. Kako bi bili prikladni za obradu poluvodiča, potrebno ih je brusiti i lapati kako bi se postigla glatka i ravna površina.
Brušenje je prvi korak u procesu, gdje se oblatne stavljaju na rotirajuću ploču, a brusni kotač se koristi za uklanjanje grubog površinskog sloja. Brusni kotač izrađen je od tvrdog abrazivnog materijala, kao što je silicijev karbid ili dijamant, i dizajniran je za brzo i ravnomjerno uklanjanje materijala.
Nakon mljevenja, oblatne se lapaju kako bi se dodatno poboljšala završna obrada površine i ravnost. Lapping je proces u kojem se vafli stavljaju na ploču za lapping, a smjesa abrazivnih čestica koristi se za poliranje površine. Ploča je obično izrađena od mekog materijala, poput lijevanog željeza ili bakra, a abrazivne čestice su obično aluminijev oksid ili silicij dioksid.
Korak 5: Graviranje oblati
Nakon brušenja i lapiranja, oblatne još uvijek mogu imati neka površinska oštećenja i onečišćenja. Da bi se to uklonilo, pločice se urezuju pomoću kemijske otopine. Jetkanje je proces u kojem se površina pločice selektivno uklanja njezinom reakcijom s kemijskim sredstvom za jetkanje.
Postoje dvije glavne vrste jetkanja: mokro i suho jetkanje. Mokro jetkanje koristi tekuće kemijsko sredstvo za jetkanje, kao što je fluorovodična kiselina (HF) ili dušična kiselina (HNO₃), za otapanje površinskog sloja pločice. Suho jetkanje, s druge strane, koristi plazmu reaktivnih plinova, poput klora ili fluora, za jetkanje površine pločice.
Izbor metode jetkanja ovisi o specifičnim zahtjevima primjene. Mokro jetkanje općenito je brže i isplativije, ali može biti manje precizno i može oštetiti površinu ploče. S druge strane, suho jetkanje je preciznije i može se koristiti za graviranje složenih uzoraka, ali je skuplje i zahtijeva specijaliziranu opremu.
Korak 6: poliranje oblatne
Nakon jetkanja, pločice se obično poliraju kako bi se postigla zrcalna završna obrada površine. Poliranje je proces u kojem se pločice stavljaju na podlogu za poliranje, a smjesa abrazivnih čestica koristi se za uklanjanje preostale hrapavosti površine. Jastučić za poliranje obično je izrađen od mekog materijala, kao što je poliuretan, a abrazivne čestice su obično koloidni silicij ili glinica.
Proces poliranja je pažljivo kontroliran kako bi se osiguralo da je površina pločice ravna i glatka unutar nekoliko nanometara. Ovo je važno jer sve površinske nepravilnosti mogu utjecati na performanse poluvodičkih uređaja koji su izrađeni na pločici.
Korak 7: Čišćenje i pregled oblatni
Nakon što su oblatne polirane, čiste se kako bi se uklonile sve preostale nečistoće i čestice. Čišćenje se obično provodi kombinacijom kemijskih otapala i deionizirane vode. Ploče se zatim suše i pregledavaju na nedostatke, kao što su ogrebotine, pukotine i čestice.
Inspekcija se obično provodi pomoću optičke mikroskopije, skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) ili mikroskopije atomske sile (AFM). Ove tehnike proizvođaču omogućuju otkrivanje i mjerenje nedostataka na površini pločice s velikom preciznošću. Sve pločice koje ne zadovoljavaju standarde kvalitete odbacuju se i recikliraju.
Korak 8: Pakiranje oblatni i otprema
Nakon što su vafli pregledani i odobreni, pakiraju se u čisto i zaštićeno okruženje kako bi se spriječila kontaminacija i oštećenja tijekom transporta. Vaferi se obično stavljaju u plastični nosač ili kasetu i zatvaraju u plastičnu vrećicu ili spremnik.
Pakiranje je dizajnirano tako da štiti vafle od vlage, prašine i statičkog elektriciteta. Također uključuje naljepnice i oznake koje pružaju informacije o veličini vafla, orijentaciji i broju serije.
Nakon što su napolitanke zapakirane, spremne su za slanje kupcu. Proces otpreme pažljivo se kontrolira kako bi se osiguralo da napolitanke stignu na odredište u dobrom stanju. To može uključivati korištenje specijaliziranih kontejnera za otpremu, okruženja s kontroliranom temperaturom i postupke rukovanja.
Zaključak
Zaključno, proizvodni proces 5-inčnih silicijskih pločica složen je i vrlo precizan proces koji zahtijeva naprednu tehnologiju i stručnost. Od pročišćavanja silicija do konačnog pakiranja i otpreme, svaki korak u procesu pažljivo se kontrolira kako bi se osigurala kvaliteta i izvedba pločica.
Kao dobavljač silikonskih pločica od 5 inča, predani smo pružanju visokokvalitetnih proizvoda našim kupcima koji ispunjavaju njihove specifične zahtjeve. Koristimo najnovije proizvodne tehnike i opremu kako bismo osigurali da su naše vafle najviše kvalitete i pouzdanosti.
Ako ste zainteresirani za kupnju silikonskih pločica od 5 inča ili imate pitanja o našim proizvodima, slobodno nas kontaktirajte. Rado ćemo razgovarati o vašim potrebama i dati vam ponudu.
Uz silikonske pločice od 5 inča, nudimo i širok raspon drugih veličina silikonskih pločica, uključujućiSilicijska pločica od 2 inča (50,8 mm),Silicijska pločica od 3 inča (76,2 mm), iSilicijska pločica od 8 inča (200 mm). Naši se proizvodi koriste u različitim primjenama, uključujući proizvodnju poluvodiča, solarnih ćelija i mikroelektromehaničkih sustava (MEMS).
Reference
- Sze, SM (1985). VLSI tehnologija. McGraw-Hill.
- Wolf, S. i Tauber, RN (1986). Obrada silicija za VLSI eru, Svezak 1: Procesna tehnologija. Lattice Press.
- Madou, MJ (2002). Osnove mikrofabrikacije: Znanost o minijaturizaciji. CRC Press.