まず、単結晶炉内の石英坩堝に多結晶シリコンとドーパントを入れ、温度を1000度以上に上げて溶融状態の多結晶シリコンを得る。
シリコンインゴット成長は、多結晶シリコンを単結晶シリコンにするプロセスです。多結晶シリコンを加熱して液体にした後、熱環境を精密に制御して高品質な単結晶を成長させます。
関連概念:
単結晶成長:多結晶シリコン溶液の温度が安定した後、種結晶をシリコン融液中にゆっくりと降下させ（種結晶もシリコン融液中に溶けます）、種結晶を一定の速度で引き上げて種付けを行います。プロセス。次に、シーディング工程で発生した転位をネッキング加工により除去します。ネックが十分な長さまで収縮したら、引き上げ速度と温度を調整して単結晶シリコンの直径を目標値まで拡大し、その後は同じ直径を維持して目標の長さまで成長します。最後に、転位の後方への伸展を防ぐために、単結晶棒を仕上げて完成単結晶棒とし、冷却後に取り出す。
単結晶シリコンの製造方法:CZ法とFZ法です。 CZ法をCZ法と略します。 CZ法の特徴は、高純度石英坩堝内の多結晶シリコンを黒鉛の抵抗加熱により溶解し、その融液面に種結晶を挿入して溶接する直円筒熱システムにまとめられている点にあります。種結晶を回転させ、次にるつぼを反転させます。種結晶をゆっくりと上方に引き上げ、種付け、肥大化、肩回転、等径成長、テーリングという工程を経て単結晶シリコンが得られます。
ゾーンメルト法は、多結晶インゴットを用いて半導体結晶を異なる領域で溶融、結晶化させる方法です。熱エネルギーを使用して半導体ロッドの一端に溶融ゾーンを生成し、単結晶の種結晶を溶接します。温度を調整することにより、溶融領域がゆっくりとロッドの反対側の端に移動し、ロッド全体を通して単結晶が成長し、結晶方位は種結晶と同じになります。ゾーンメルト法には、水平ゾーンメルト法と垂直サスペンションゾーンメルト法の2種類があります。前者は主にゲルマニウムやGaAsなどの材料の精製や単結晶成長に使用されます。後者は、大気中または真空炉中で高周波コイルを用いて、単結晶種結晶とその上に吊るされた多結晶シリコン棒との接触部分に溶融帯を生成し、その溶融帯を上方に移動させて単結晶シリコンを成長させる方法である。結晶。
シリコンウェーハの約85％はチョクラルスキー法で製造されており、シリコンウェーハの約15％はゾーンメルト法で製造されています。この出願によれば、チョクラルスキー法で成長させた単結晶シリコンは主に集積回路部品の製造に使用され、ゾーンメルト法で成長させた単結晶シリコンは主にパワー半導体に使用されている。チョクラルスキー法はプロセスが成熟しており、大口径の単結晶シリコンの成長が容易です。ゾーンメルト法は、融液が容器に接触せず、汚染されにくく、純度が高く、高出力の電子デバイスの製造に適していますが、大口径の単結晶シリコンを成長させるのはより困難です。通常、直径 8 インチ以下の場合にのみ使用されます。ビデオではチョクラルスキー法が示されています。
単結晶を引き上げる過程で単結晶シリコンロッドの直径を制御するのは難しいため、6インチ、8インチ、12インチなどの標準的な直径のシリコンロッドを得るには、単結晶を引き上げた後、結晶の場合、シリコンインゴットの直径に合わせて圧延され、研磨されます。圧延後のシリコンロッドの表面は滑らかで、サイズ誤差が小さくなります。
高度なワイヤーカット技術を使用し、単結晶インゴットをスライス装置で適切な厚さのシリコンウェーハに切断します。
シリコンウェーハの厚みが薄いため、切断後のシリコンウェーハのエッジは非常に鋭利になります。エッジ研削の目的は、滑らかなエッジを形成することであり、将来のチップ製造時に破損するのは簡単ではありません。
ラッピングとは、ウェーハを重い選択板と下部の水晶板の間に挟み込み、圧力を加えながら研磨剤で回転させてウェーハを平坦にすることです。
エッチングはウェーハの表面ダメージを除去する加工であり、物理的加工によりダメージを受けた表面層は薬液により溶解されます。
両面研削はウェーハを平坦化し、表面の小さな突起を除去する加工です。
RTPとは、ウェーハを数秒以内に急速加熱することで、ウェーハの内部欠陥を均一化し、金属不純物を抑制し、半導体の異常動作を防止する処理です。
研磨は、表面精密加工により表面の平滑性を確保する工程です。研磨スラリーと研磨布を適切な温度、圧力、回転速度で使用することにより、前工程で残された機械的ダメージ層を除去し、表面平坦度に優れたシリコンウェーハを得ることができます。
洗浄の目的は、研磨後のシリコンウェーハ表面に残留する有機物、パーティクル、金属などを除去し、シリコンウェーハ表面の清浄度を確保し、後工程の品質要件を満たすことです。
平坦度・抵抗率検査装置は、研磨・洗浄後のシリコンウェーハを検出し、研磨後のシリコンウェーハの厚さ、平坦度、局部平坦度、曲率、反り、抵抗率などがお客様のニーズを満たしていることを確認します。
パーティクルカウンティングはウェーハの表面を正確に検査するプロセスであり、表面の欠陥と数量はレーザー散乱によって測定されます。
EPI GROWING は、気相化学蒸着によって研磨されたシリコン ウェーハ上に高品質のシリコン単結晶膜を成長させるプロセスです。
関連概念:エピタキシャル成長: 単結晶基板 (基板) 上に、特定の要件を備え、基板と同じ結晶方位を持つ単結晶層を、断面の外側に伸びる元の結晶と同様に成長させることを指します。エピタキシャル成長技術は、1950 年代後半から 1960 年代前半に開発されました。当時、高周波、大電力のデバイスを製造するためには、コレクタ直列抵抗を下げる必要があり、材料には高電圧、大電流に耐える材料が求められるため、薄く高出力化する必要がありました。低抵抗基板上の抵抗エピタキシャル層。エピタキシャル成長させた新たな単結晶層は、導電型や抵抗率などの点で基板とは異なっていてもよく、また、厚さや要件が異なる多層単結晶を成長させることもできるため、デバイス設計の柔軟性が大幅に向上し、デバイスのパフォーマンス。
パッケージングとは、最終的に認定された製品をパッケージ化することです。
投稿日時: 2024 年 11 月 5 日