સિલિકોન વેફર સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનની વિગતવાર પ્રક્રિયા

સૌપ્રથમ, સિંગલ ક્રિસ્ટલ ફર્નેસમાં ક્વાર્ટઝ ક્રુસિબલમાં પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન અને ડોપેન્ટ્સ મૂકો, તાપમાનને 1000 ડિગ્રીથી વધારે કરો અને પીગળેલી સ્થિતિમાં પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન મેળવો.

સિલિકોન ઇન્ગોટ ગ્રોથ એ પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનને સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોનમાં બનાવવાની પ્રક્રિયા છે. પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનને પ્રવાહીમાં ગરમ ​​કર્યા પછી, થર્મલ વાતાવરણને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સમાં વધવા માટે ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.

સંબંધિત ખ્યાલો:
સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ:પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન સોલ્યુશનનું તાપમાન સ્થિર થયા પછી, સીડ ક્રિસ્ટલ ધીમે ધીમે સિલિકોન મેલ્ટમાં નીચું આવે છે (સીડ ક્રિસ્ટલ પણ સિલિકોન મેલ્ટમાં ઓગળવામાં આવશે), અને પછી બીજ ક્રિસ્ટલને સીડિંગ માટે ચોક્કસ ઝડપે ઊંચકવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા તે પછી, સીડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પેદા થતા અવ્યવસ્થાને નેકીંગ ઓપરેશન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. જ્યારે ગરદન પર્યાપ્ત લંબાઈ સુધી સંકોચાઈ જાય છે, ત્યારે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોનનો વ્યાસ ખેંચવાની ગતિ અને તાપમાનને સમાયોજિત કરીને લક્ષ્ય મૂલ્ય સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, અને પછી લક્ષ્ય લંબાઈ સુધી વધવા માટે સમાન વ્યાસ જાળવી રાખવામાં આવે છે. છેલ્લે, અવ્યવસ્થાને પાછળની તરફ લંબાવવાથી રોકવા માટે, સિંગલ ક્રિસ્ટલ ઇંગોટને સમાપ્ત સિંગલ ક્રિસ્ટલ ઇંગોટ મેળવવા માટે સમાપ્ત કરવામાં આવે છે, અને પછી તાપમાન ઠંડુ થયા પછી તેને બહાર કાઢવામાં આવે છે.

સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન તૈયાર કરવાની પદ્ધતિઓ:CZ પદ્ધતિ અને FZ પદ્ધતિ. CZ પદ્ધતિને ટૂંકમાં CZ પદ્ધતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સીઝેડ પદ્ધતિની વિશેષતા એ છે કે તે સીધી-સિલિન્ડર થર્મલ સિસ્ટમમાં સારાંશ આપે છે, ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ક્વાર્ટઝ ક્રુસિબલમાં પોલીક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનને ઓગાળવા માટે ગ્રેફાઇટ પ્રતિકારક હીટિંગનો ઉપયોગ કરીને, અને પછી વેલ્ડીંગ માટે મેલ્ટ સપાટીમાં બીજ ક્રિસ્ટલ દાખલ કરવામાં આવે છે, જ્યારે બીજ ક્રિસ્ટલને ફેરવવું, અને પછી ક્રુસિબલને ઉલટાવી. સીડ ક્રિસ્ટલ ધીમે ધીમે ઉપરની તરફ ઉઠાવવામાં આવે છે, અને સીડિંગ, એન્લાર્જમેન્ટ, શોલ્ડર રોટેશન, સમાન વ્યાસની વૃદ્ધિ અને પૂંછડીની પ્રક્રિયાઓ પછી, સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન પ્રાપ્ત થાય છે.

ઝોન મેલ્ટિંગ મેથડ એ વિવિધ વિસ્તારોમાં સેમિકન્ડક્ટર સ્ફટિકોને ઓગળવા અને સ્ફટિકીકરણ કરવા માટે પોલીક્રિસ્ટલાઇન ઇન્ગોટ્સનો ઉપયોગ કરવાની પદ્ધતિ છે. સેમિકન્ડક્ટર સળિયાના એક છેડે મેલ્ટિંગ ઝોન બનાવવા માટે થર્મલ એનર્જીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને પછી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સીડ ક્રિસ્ટલને વેલ્ડ કરવામાં આવે છે. ગલન ઝોનને ધીમે ધીમે સળિયાના બીજા છેડે ખસેડવા માટે તાપમાનને સમાયોજિત કરવામાં આવે છે, અને સમગ્ર સળિયા દ્વારા, એક જ સ્ફટિક ઉગાડવામાં આવે છે, અને સ્ફટિકની દિશા બીજ ક્રિસ્ટલની સમાન હોય છે. ઝોન ગલન પદ્ધતિને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવી છે: આડી ઝોન ગલન પદ્ધતિ અને ઊભી સસ્પેન્શન ઝોન ગલન પદ્ધતિ. પહેલાનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે જર્મેનિયમ અને GaAs જેવી સામગ્રીના શુદ્ધિકરણ અને સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ માટે થાય છે. બાદમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ સીડ ક્રિસ્ટલ અને તેની ઉપર લટકાવેલા પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન સળિયા વચ્ચેના સંપર્કમાં પીગળેલા ઝોનને ઉત્પન્ન કરવા માટે વાતાવરણ અથવા વેક્યૂમ ફર્નેસમાં ઉચ્ચ-આવર્તન કોઇલનો ઉપયોગ કરવો, અને પછી પીગળેલા ઝોનને ઉપરની તરફ ખસેડવા માટે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સીડ ક્રિસ્ટલ. સ્ફટિક

લગભગ 85% સિલિકોન વેફર્સ ઝોક્રાલસ્કી પદ્ધતિ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, અને 15% સિલિકોન વેફર્સ ઝોન મેલ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. એપ્લિકેશન મુજબ, Czochralski પદ્ધતિ દ્વારા ઉગાડવામાં આવેલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન મુખ્યત્વે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઘટકોના ઉત્પાદન માટે વપરાય છે, જ્યારે ઝોન મેલ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા ઉગાડવામાં આવેલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન મુખ્યત્વે પાવર સેમિકન્ડક્ટર્સ માટે વપરાય છે. Czochralski પદ્ધતિમાં પરિપક્વ પ્રક્રિયા હોય છે અને મોટા વ્યાસવાળા સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન ઉગાડવામાં સરળતા રહે છે; ઝોન મેલ્ટિંગ મેલ્ટ મેલ્ટ કન્ટેનરનો સંપર્ક કરતું નથી, દૂષિત થવું સરળ નથી, ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવે છે અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે, પરંતુ મોટા વ્યાસના સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોનને ઉગાડવું વધુ મુશ્કેલ છે, અને સામાન્ય રીતે માત્ર 8 ઇંચ અથવા તેનાથી ઓછા વ્યાસ માટે વપરાય છે. વિડિઓ Czochralski પદ્ધતિ બતાવે છે.

સિંગલ ક્રિસ્ટલ ખેંચવાની પ્રક્રિયામાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન સળિયાના વ્યાસને નિયંત્રિત કરવામાં મુશ્કેલીને કારણે, 6 ઇંચ, 8 ઇંચ, 12 ઇંચ, વગેરે જેવા પ્રમાણભૂત વ્યાસના સિલિકોન સળિયા મેળવવા માટે, સિંગલને ખેંચ્યા પછી ક્રિસ્ટલ, સિલિકોન પિંડનો વ્યાસ રોલ અને ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવશે. રોલિંગ પછી સિલિકોન સળિયાની સપાટી સરળ છે અને કદની ભૂલ નાની છે.

અદ્યતન વાયર કટીંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, સિંગલ ક્રિસ્ટલ ઇન્ગોટને સ્લાઇસિંગ સાધનો દ્વારા યોગ્ય જાડાઈના સિલિકોન વેફરમાં કાપવામાં આવે છે.

સિલિકોન વેફરની નાની જાડાઈને કારણે, કાપ્યા પછી સિલિકોન વેફરની ધાર ખૂબ જ તીક્ષ્ણ હોય છે. એજ ગ્રાઇન્ડીંગનો હેતુ એક સરળ ધાર બનાવવાનો છે અને ભવિષ્યના ચિપ ઉત્પાદનમાં તેને તોડવું સરળ નથી.

લેપિંગ એ હેવી સિલેક્શન પ્લેટ અને લોઅર ક્રિસ્ટલ પ્લેટ વચ્ચે વેફર ઉમેરવાનું છે અને વેફરને ફ્લેટ બનાવવા માટે દબાણ અને ઘર્ષક સાથે ફેરવવાનું છે.

ઇચિંગ એ વેફરની સપાટીના નુકસાનને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા છે, અને ભૌતિક પ્રક્રિયા દ્વારા નુકસાન થયેલ સપાટીનું સ્તર રાસાયણિક દ્રાવણ દ્વારા ઓગળી જાય છે.

ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ એ વેફરને ચપટી બનાવવા અને સપાટી પરના નાના પ્રોટ્રુઝનને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા છે.

RTP એ વેફરને થોડીક સેકન્ડોમાં ઝડપથી ગરમ કરવાની પ્રક્રિયા છે, જેથી વેફરની આંતરિક ખામીઓ એકસમાન હોય, ધાતુની અશુદ્ધિઓ દબાવી દેવામાં આવે અને સેમિકન્ડક્ટરની અસામાન્ય કામગીરીને અટકાવવામાં આવે.

પોલિશિંગ એ એવી પ્રક્રિયા છે જે સપાટીની ચોકસાઇ મશીનિંગ દ્વારા સપાટીની સરળતાને સુનિશ્ચિત કરે છે. પોલિશિંગ સ્લરી અને પોલિશિંગ કાપડનો ઉપયોગ, યોગ્ય તાપમાન, દબાણ અને રોટેશન સ્પીડ સાથે મળીને, અગાઉની પ્રક્રિયા દ્વારા બાકી રહેલા યાંત્રિક નુકસાનના સ્તરને દૂર કરી શકે છે અને સપાટીની ઉત્તમ સપાટતા સાથે સિલિકોન વેફર્સ મેળવી શકે છે.

સફાઈનો હેતુ પોલિશિંગ પછી સિલિકોન વેફરની સપાટી પર બાકી રહેલા કાર્બનિક પદાર્થો, કણો, ધાતુઓ વગેરેને દૂર કરવાનો છે, જેથી સિલિકોન વેફરની સપાટીની સ્વચ્છતા સુનિશ્ચિત કરી શકાય અને તે પછીની પ્રક્રિયાની ગુણવત્તાની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકાય.

પોલિશ્ડ સિલિકોન વેફરની જાડાઈ, સપાટતા, સ્થાનિક ફ્લેટનેસ, વળાંક, વોરપેજ, પ્રતિકારકતા વગેરે ગ્રાહકોની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે ફ્લેટનેસ અને રેઝિસ્ટિવિટી ટેસ્ટર પોલિશિંગ અને ક્લિનિંગ પછી સિલિકોન વેફરને શોધી કાઢે છે.

કણોની ગણતરી એ વેફરની સપાટીનું ચોક્કસ નિરીક્ષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે, અને સપાટીની ખામીઓ અને જથ્થો લેસર સ્કેટરિંગ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

EPI ગ્રોઇંગ એ વરાળના તબક્કાના રાસાયણિક સંચય દ્વારા પોલિશ્ડ સિલિકોન વેફર્સ પર ઉચ્ચ ગુણવત્તાની સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ ફિલ્મો ઉગાડવા માટેની પ્રક્રિયા છે.

સંબંધિત ખ્યાલો:એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ: ચોક્કસ જરૂરિયાતો સાથે એક જ ક્રિસ્ટલ સ્તરની વૃદ્ધિ અને એક જ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ (સબસ્ટ્રેટ) પરના સબસ્ટ્રેટ તરીકે સમાન ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનનો ઉલ્લેખ કરે છે, જેમ કે મૂળ સ્ફટિક એક વિભાગ માટે બહારની તરફ વિસ્તરે છે. 1950 ના દાયકાના અંતમાં અને 1960 ના દાયકાની શરૂઆતમાં એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ તકનીક વિકસાવવામાં આવી હતી. તે સમયે, ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરવા માટે, કલેક્ટર શ્રેણીના પ્રતિકારને ઘટાડવો જરૂરી હતો, અને સામગ્રીને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ પ્રવાહનો સામનો કરવો જરૂરી હતો, તેથી તે પાતળું ઉચ્ચ-ઉગાડવું જરૂરી હતું. નીચા-પ્રતિરોધક સબસ્ટ્રેટ પર પ્રતિકારક એપિટેક્સિયલ સ્તર. નવી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સ્તર એપિટાક્સિલી રીતે ઉગાડવામાં આવે છે તે વાહકતા પ્રકાર, પ્રતિરોધકતા, વગેરેની દ્રષ્ટિએ સબસ્ટ્રેટથી અલગ હોઈ શકે છે, અને વિવિધ જાડાઈ અને જરૂરિયાતોના મલ્ટિ-લેયર સિંગલ સ્ફટિકો પણ ઉગાડવામાં આવી શકે છે, જેનાથી ઉપકરણ ડિઝાઇનની લવચીકતામાં ઘણો સુધારો થાય છે અને ઉપકરણની કામગીરી.

પેકેજિંગ એ અંતિમ લાયક ઉત્પાદનોનું પેકેજિંગ છે.