فرآیند تولید ویفر سیلیکونی

1. استخراج و تصفیه سیلیکون:

ویفرهای سیلیکونی زندگی خود را به عنوان سیلیکون خام آغاز می کنند که از کوارتزیت، نوعی سنگ ماسه سنگ کوارتز استخراج می شود. سیلیکون از طریق فرآیندی شامل حرارت دادن با کربن در یک کوره الکتریکی خالص می شود. این فرآیند که به عنوان احیای کربوترمیک شناخته می شود، سیلیکون درجه متالورژی تولید می کند.

2. اصلاح به درجه الکترونیکی:

برای دستیابی به خلوص مورد نیاز برای کاربردهای نیمه هادی، سیلیکون با گرید متالورژیکی از طریق یک فرآیند شیمیایی که به نام فرآیند زیمنس شناخته می شود، بیشتر اصلاح می شود. این فرآیند سیلیکون را به پلی سیلیکون با خلوص بالا تبدیل می کند و ناخالصی هایی مانند آهن، آلومینیوم و بور را از بین می برد.

3. ذوب و رشد کریستال:

پلی سیلیکون خالص شده در یک بوته کوارتز در دمای بیش از 1400 درجه ذوب می شود. یک کریستال دانه سیلیکون که دقیقاً جهت‌گیری شده است در سیلیکون مذاب فرو می‌رود. جهت گیری کریستال بذر به هدایت رشد یک کریستال سیلیکونی با جهت کریستالی خاص کمک می کند.

4. فرآیند چوکرالسکی:

متداول ترین روش برای رشد سیلیکون تک کریستال، فرآیند Czochralski است. کریستال دانه که به یک میله متصل است، به آرامی از مذاب خارج شده و می چرخد. وقتی سیلیکون خارج می شود، روی دانه متبلور می شود و یک بلور استوانه ای شکل را تشکیل می دهد.

5. دوپینگ:

در طول فرآیند رشد، ناخالصی‌های خاصی که به عنوان ناخالصی‌ها شناخته می‌شوند (مانند بور، فسفر یا آرسنیک) می‌توانند برای تغییر خواص الکتریکی سیلیکون و تبدیل آن به نیمه‌رسانای نوع p یا نوع n اضافه شوند.

6. برش شمش:

هنگامی که شمش سیلیکون تک کریستال رشد کرد، با استفاده از اره الماسی به دیسک های نازک بریده می شود. این دیسک ها ویفرهای سیلیکونی هستند. هر ویفر معمولاً حدود 1 میلی متر ضخامت دارد.

7. جلا دادن:

سپس ویفرها صیقلی می شوند تا سطحی صاف و بی عیب ایجاد کنند. این مرحله بسیار مهم است زیرا هر گونه نقص سطحی می تواند بر عملکرد دستگاه های نیمه هادی ساخته شده از ویفر تأثیر بگذارد.

8. تمیز کردن:

پس از پرداخت، ویفرها تحت فرآیندهای تمیز کردن دقیق قرار می گیرند تا تمام آلودگی ها و ذرات سطحی از بین بروند. این مرحله اغلب شامل چندین دور حکاکی و شستشو است.

9. بازرسی و آزمایش:

در نهایت، هر ویفر از نظر کیفیت و خلوص بررسی و آزمایش می شود. تجهیزات مترولوژی پیشرفته برای اطمینان از اینکه هر ویفر استانداردهای سخت گیرانه مورد نیاز برای تولید نیمه هادی را برآورده می کند استفاده می شود.