सिलिकॉन वेफर सेमीकंडक्टर निर्माण की विस्तृत प्रक्रिया

सबसे पहले, एकल क्रिस्टल भट्ठी में क्वार्ट्ज क्रूसिबल में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और डोपेंट डालें, तापमान को 1000 डिग्री से अधिक तक बढ़ाएं, और पिघली हुई अवस्था में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन प्राप्त करें।

सिलिकॉन पिंड वृद्धि पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को एकल क्रिस्टल सिलिकॉन में बनाने की एक प्रक्रिया है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को तरल में गर्म करने के बाद, थर्मल वातावरण को उच्च गुणवत्ता वाले एकल क्रिस्टल में विकसित होने के लिए सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है।

संबंधित अवधारणाएँ:
एकल क्रिस्टल वृद्धि:पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन समाधान का तापमान स्थिर होने के बाद, बीज क्रिस्टल को धीरे-धीरे सिलिकॉन पिघल में कम किया जाता है (बीज क्रिस्टल भी सिलिकॉन पिघल में पिघलाया जाएगा), और फिर बीज क्रिस्टल को बीजारोपण के लिए एक निश्चित गति से ऊपर उठाया जाता है प्रक्रिया। फिर, बीजाई प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न अव्यवस्थाओं को नेकिंग ऑपरेशन के माध्यम से समाप्त कर दिया जाता है। जब गर्दन को पर्याप्त लंबाई तक सिकोड़ दिया जाता है, तो खींचने की गति और तापमान को समायोजित करके एकल क्रिस्टल सिलिकॉन के व्यास को लक्ष्य मान तक बढ़ाया जाता है, और फिर लक्ष्य लंबाई तक बढ़ने के लिए समान व्यास बनाए रखा जाता है। अंत में, अव्यवस्था को पीछे की ओर बढ़ने से रोकने के लिए, एकल क्रिस्टल पिंड को तैयार एकल क्रिस्टल पिंड प्राप्त करने के लिए तैयार किया जाता है, और फिर तापमान ठंडा होने के बाद इसे बाहर निकाला जाता है।

सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन तैयार करने की विधियाँ:सीजेड विधि और एफजेड विधि। सीजेड विधि को सीजेड विधि के रूप में संक्षिप्त किया गया है। सीजेड विधि की विशेषता यह है कि इसे एक सीधे-सिलेंडर थर्मल सिस्टम में संक्षेपित किया जाता है, जिसमें उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज क्रूसिबल में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को पिघलाने के लिए ग्रेफाइट प्रतिरोध हीटिंग का उपयोग किया जाता है, और फिर वेल्डिंग के लिए बीज क्रिस्टल को पिघली हुई सतह में डाला जाता है, जबकि बीज क्रिस्टल को घुमाना, और फिर क्रूसिबल को उलट देना। बीज क्रिस्टल को धीरे-धीरे ऊपर की ओर उठाया जाता है, और बीजारोपण, विस्तार, कंधे के घूमने, समान व्यास की वृद्धि और पूंछ की प्रक्रियाओं के बाद, एक एकल क्रिस्टल सिलिकॉन प्राप्त होता है।

ज़ोन पिघलने की विधि विभिन्न क्षेत्रों में अर्धचालक क्रिस्टल को पिघलाने और क्रिस्टलीकृत करने के लिए पॉलीक्रिस्टलाइन सिल्लियों का उपयोग करने की एक विधि है। थर्मल ऊर्जा का उपयोग अर्धचालक रॉड के एक छोर पर पिघलने वाले क्षेत्र को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, और फिर एक एकल क्रिस्टल बीज क्रिस्टल को वेल्ड किया जाता है। पिघलने वाले क्षेत्र को धीरे-धीरे छड़ के दूसरे छोर तक ले जाने के लिए तापमान को समायोजित किया जाता है, और पूरी छड़ के माध्यम से, एक एकल क्रिस्टल विकसित होता है, और क्रिस्टल अभिविन्यास बीज क्रिस्टल के समान होता है। ज़ोन पिघलने की विधि को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: क्षैतिज ज़ोन पिघलने की विधि और ऊर्ध्वाधर निलंबन ज़ोन पिघलने की विधि। पूर्व का उपयोग मुख्य रूप से जर्मेनियम और GaAs जैसी सामग्रियों के शुद्धिकरण और एकल क्रिस्टल विकास के लिए किया जाता है। उत्तरार्द्ध में एकल क्रिस्टल बीज क्रिस्टल और उसके ऊपर निलंबित पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रॉड के बीच संपर्क पर एक पिघला हुआ क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए वायुमंडल या वैक्यूम भट्टी में एक उच्च आवृत्ति कुंडल का उपयोग करना है, और फिर एकल बढ़ने के लिए पिघले हुए क्षेत्र को ऊपर की ओर ले जाना है। क्रिस्टल.

लगभग 85% सिलिकॉन वेफर्स का उत्पादन कज़ोक्राल्स्की विधि द्वारा किया जाता है, और 15% सिलिकॉन वेफर्स का उत्पादन ज़ोन पिघलने की विधि द्वारा किया जाता है। अनुप्रयोग के अनुसार, Czochralski विधि द्वारा उगाए गए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन का उपयोग मुख्य रूप से एकीकृत सर्किट घटकों के उत्पादन के लिए किया जाता है, जबकि ज़ोन पिघलने की विधि द्वारा उगाए गए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन का उपयोग मुख्य रूप से बिजली अर्धचालकों के लिए किया जाता है। Czochralski विधि में एक परिपक्व प्रक्रिया है और बड़े-व्यास वाले एकल क्रिस्टल सिलिकॉन को विकसित करना आसान है; ज़ोन पिघलने की विधि कंटेनर से संपर्क नहीं करती है, दूषित होना आसान नहीं है, उच्च शुद्धता है, और उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है, लेकिन बड़े-व्यास वाले एकल क्रिस्टल सिलिकॉन को उगाना अधिक कठिन है, और आमतौर पर इसका उपयोग केवल 8 इंच या उससे कम व्यास के लिए किया जाता है। वीडियो Czochralski विधि दिखाता है।

सिंगल क्रिस्टल को खींचने की प्रक्रिया में सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन रॉड के व्यास को नियंत्रित करने में कठिनाई के कारण, मानक व्यास, जैसे 6 इंच, 8 इंच, 12 इंच आदि की सिलिकॉन रॉड प्राप्त करने के लिए सिंगल को खींचने के बाद क्रिस्टल, सिलिकॉन पिंड के व्यास को रोल करके पीस लिया जाएगा। रोल करने के बाद सिलिकॉन रॉड की सतह चिकनी होती है और आकार में त्रुटि छोटी होती है।

उन्नत तार काटने की तकनीक का उपयोग करके, एकल क्रिस्टल पिंड को स्लाइसिंग उपकरण के माध्यम से उपयुक्त मोटाई के सिलिकॉन वेफर्स में काटा जाता है।

सिलिकॉन वेफर की छोटी मोटाई के कारण, काटने के बाद सिलिकॉन वेफर की धार बहुत तेज होती है। एज ग्राइंडिंग का उद्देश्य एक चिकनी धार बनाना है और भविष्य के चिप निर्माण में इसे तोड़ना आसान नहीं है।

लैपिंग में भारी चयन प्लेट और निचली क्रिस्टल प्लेट के बीच वेफर को जोड़ना होता है, और वेफर को सपाट बनाने के लिए दबाव डालना और अपघर्षक के साथ घुमाना होता है।

नक़्क़ाशी वेफर की सतह की क्षति को दूर करने की एक प्रक्रिया है, और भौतिक प्रसंस्करण द्वारा क्षतिग्रस्त सतह परत को रासायनिक समाधान द्वारा भंग कर दिया जाता है।

दो तरफा पीसना वेफर को सपाट बनाने और सतह पर छोटे उभारों को हटाने की एक प्रक्रिया है।

आरटीपी कुछ सेकंड में वेफर को तेजी से गर्म करने की एक प्रक्रिया है, ताकि वेफर के आंतरिक दोष एक समान हों, धातु की अशुद्धियाँ दब जाएं और अर्धचालक के असामान्य संचालन को रोका जा सके।

पॉलिशिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जो सतह परिशुद्धता मशीनिंग के माध्यम से सतह की चिकनाई सुनिश्चित करती है। पॉलिशिंग घोल और पॉलिशिंग कपड़े का उपयोग, उचित तापमान, दबाव और रोटेशन की गति के साथ मिलकर, पिछली प्रक्रिया द्वारा छोड़ी गई यांत्रिक क्षति परत को खत्म कर सकता है और उत्कृष्ट सतह समतलता के साथ सिलिकॉन वेफर्स प्राप्त कर सकता है।

सफाई का उद्देश्य पॉलिश करने के बाद सिलिकॉन वेफर की सतह पर बचे कार्बनिक पदार्थ, कण, धातु आदि को हटाना है, ताकि सिलिकॉन वेफर सतह की सफाई सुनिश्चित हो सके और बाद की प्रक्रिया की गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।

समतलता और प्रतिरोधकता परीक्षक पॉलिशिंग और सफाई के बाद सिलिकॉन वेफर का पता लगाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पॉलिश किए गए सिलिकॉन वेफर की मोटाई, समतलता, स्थानीय समतलता, वक्रता, वारपेज, प्रतिरोधकता आदि ग्राहक की जरूरतों को पूरा करते हैं।

पार्टिकल काउंटिंग वेफर की सतह का सटीक निरीक्षण करने की एक प्रक्रिया है, और सतह के दोष और मात्रा लेजर स्कैटरिंग द्वारा निर्धारित की जाती है।

ईपीआई ग्रोइंग वाष्प चरण रासायनिक जमाव द्वारा पॉलिश सिलिकॉन वेफर्स पर उच्च गुणवत्ता वाली सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल फिल्मों को विकसित करने की एक प्रक्रिया है।

संबंधित अवधारणाएँ:एपिटैक्सियल वृद्धि: कुछ आवश्यकताओं के साथ एकल क्रिस्टल परत की वृद्धि और एक क्रिस्टल सब्सट्रेट (सब्सट्रेट) पर सब्सट्रेट के समान क्रिस्टल अभिविन्यास को संदर्भित करता है, ठीक उसी तरह जैसे मूल क्रिस्टल एक खंड के लिए बाहर की ओर फैलता है। एपिटैक्सियल ग्रोथ तकनीक 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक की शुरुआत में विकसित की गई थी। उस समय, उच्च-आवृत्ति और उच्च-शक्ति उपकरणों के निर्माण के लिए, कलेक्टर श्रृंखला प्रतिरोध को कम करना आवश्यक था, और सामग्री को उच्च वोल्टेज और उच्च धारा का सामना करना आवश्यक था, इसलिए एक पतली उच्च विकसित करना आवश्यक था- कम-प्रतिरोध वाले सब्सट्रेट पर प्रतिरोध एपिटैक्सियल परत। एपिटैक्सियल रूप से विकसित की गई नई एकल क्रिस्टल परत चालकता प्रकार, प्रतिरोधकता आदि के मामले में सब्सट्रेट से भिन्न हो सकती है, और विभिन्न मोटाई और आवश्यकताओं के बहु-परत एकल क्रिस्टल भी उगाए जा सकते हैं, जिससे डिवाइस डिजाइन के लचीलेपन में काफी सुधार होता है और डिवाइस का प्रदर्शन.

पैकेजिंग अंतिम योग्य उत्पादों की पैकेजिंग है।