Silicon Wafer

Ang Silicon material ay isang solidong materyal na may ilang partikular na semiconductor electrical properties at physical stability, at nagbibigay ng substrate na suporta para sa kasunod na integrated circuit manufacturing process. Ito ay isang pangunahing materyal para sa mga integrated circuit na nakabatay sa silikon. Higit sa 95% ng mga aparatong semiconductor at higit sa 90% ng mga integrated circuit sa mundo ay ginawa sa mga wafer ng silicon.

Ayon sa iba't ibang paraan ng paglago ng solong kristal, ang mga solong kristal ng silikon ay nahahati sa dalawang uri: Czochralski (CZ) at lumulutang na zone (FZ). Ang mga silicone wafer ay maaaring halos nahahati sa tatlong kategorya: pinakintab na mga wafer, epitaxial wafer, at Silicon-On-insulator(SOI).

Silicon polishing wafer

Ang silicone polishing wafer ay tumutukoy sa aostiya ng silikonnabuo sa pamamagitan ng pagpapakintab sa ibabaw. Ito ay isang bilog na ostiya na may kapal na wala pang 1mm na pinoproseso sa pamamagitan ng paggupit, paggiling, pagpapakintab, paglilinis at iba pang proseso ng isang kristal na baras. Pangunahing ginagamit ito sa mga integrated circuit at discrete device at sumasakop sa isang mahalagang posisyon sa chain ng industriya ng semiconductor.

Kapag ang mga elemento ng V group tulad ng phosphorus, antimony, arsenic, atbp. ay doped sa silikon na solong kristal, ang N-type na conductive na materyales ay mabubuo; kapag ang mga elemento ng III group tulad ng boron ay na-doped sa silikon, ang P-type na conductive na materyales ay mabubuo. Ang resistivity ng mga solong kristal ng silikon ay tinutukoy ng dami ng mga elemento ng doping na doped. Kung mas malaki ang halaga ng doping, mas mababa ang resistivity. Ang lightly doped na silicon polishing wafer ay karaniwang tumutukoy sa mga silicon polishing wafer na may resistivity na higit sa 0.1W·cm, na malawakang ginagamit sa paggawa ng malalaking integrated circuit at memorya; Ang mabigat na doped na silicon polishing wafer ay karaniwang tumutukoy sa mga silicon polishing wafer na may resistivity na mas mababa sa 0.1W·cm, na karaniwang ginagamit bilang substrate na materyales para sa epitaxial silicon na wafer at malawakang ginagamit sa paggawa ng mga semiconductor power device.

Silicon polishing wafersna bumubuo ng isang malinis na lugar sa ibabaw ngmga manipis na silikonpagkatapos ng annealing heat treatment ay tinatawag na silicon annealing wafers. Ang mga karaniwang ginagamit ay hydrogen annealing wafers at argon annealing wafers. Ang 300mm na silicon na wafer at ilang 200mm na silicon na wafer na may mas matataas na pangangailangan ay nangangailangan ng paggamit ng double-sided na proseso ng buli. Samakatuwid, ang panlabas na teknolohiya ng gettering na nagpapakilala sa gettering center sa likod ng silicon wafer ay mahirap ilapat. Ang internal gettering process na gumagamit ng annealing process para mabuo ang internal gettering center ay naging pangunahing proseso ng gettering para sa malalaking laki ng mga wafer ng silicon. Kung ikukumpara sa pangkalahatang pinakintab na mga wafer, ang mga annealed na wafer ay maaaring mapabuti ang pagganap ng device at mapataas ang ani, at malawakang ginagamit sa paggawa ng digital at analog integrated circuit at memory chips.

Ang pangunahing prinsipyo ng zone melting single crystal growth ay ang umasa sa surface tension ng melt para suspindihin ang molten zone sa pagitan ng polycrystalline silicon rod at ng single crystal na lumago sa ibaba, at magdalisay at magpalago ng silicon single crystals sa pamamagitan ng paggalaw ng molten zone pataas. Ang zone na natutunaw na mga solong kristal ng silikon ay hindi kontaminado ng mga crucibles at may mataas na kadalisayan. Angkop ang mga ito para sa paggawa ng mga N-type na silicon na single crystal (kabilang ang neutron transmutation doped single crystals) na may resistivity na mas mataas sa 200Ω·cm at high-resistance P-type na silicon single crystals. Pangunahing ginagamit ang zone melting silicon single crystals sa paggawa ng mga high-voltage at high-power device.

Silicon epitaxial wafer

Silicon epitaxial waferay tumutukoy sa isang materyal na kung saan ang isa o higit pang mga layer ng silikon na solong kristal na manipis na pelikula ay lumaki sa pamamagitan ng vapor phase epitaxial deposition sa isang substrate, at pangunahing ginagamit sa paggawa ng iba't ibang integrated circuit at discrete device.

Sa mga advanced na proseso ng integrated circuit ng CMOS, upang mapabuti ang integridad ng layer ng gate oxide, mapabuti ang pagtagas sa channel, at mapahusay ang pagiging maaasahan ng mga integrated circuit, kadalasang ginagamit ang mga silicon na epitaxial wafer, iyon ay, isang layer ng silicon thin film ay homogeneously epitaxial lumago sa isang lightly doped silikon pinakintab ostiya, na maaaring maiwasan ang mga pagkukulang ng mataas na nilalaman ng oxygen at maraming mga depekto sa ibabaw ng pangkalahatang silikon pinakintab na mga manipis; habang para sa mga silicon na epitaxial wafer na ginagamit para sa mga power integrated circuit at discrete device, ang isang layer ng mataas na resistivity epitaxial layer ay karaniwang epitaxial na lumaki sa isang mababang resistivity na silicon substrate (heavily doped silicon polished wafer). Sa high-power at high-voltage application environment, ang mababang resistivity ng silicon substrate ay maaaring mabawasan ang on-resistance, at ang high-resistivity epitaxial layer ay maaaring tumaas ang breakdown voltage ng device.

SOI ostiya ng silikon

SOI (Silicon-On-Insulator)ay silikon sa isang insulating layer. Ito ay isang "sandwich" na istraktura na may tuktok na silicon layer (Top Silicon), isang gitnang silicon dioxide buried layer (BOX) at isang silicon substrate support (Handle) sa ibaba. Bilang isang bagong materyal na substrate para sa pagmamanupaktura ng integrated circuit, ang pangunahing bentahe ng SOI ay na ito ay makakamit ang mataas na electrical insulation sa pamamagitan ng oxide layer, na epektibong bawasan ang parasitic capacitance at leakage ng silicon wafers, na nakakatulong sa paggawa ng high- bilis, mababang kapangyarihan, mataas na integrasyon at mataas na pagiging maaasahan na ultra-malaki-scale integrated circuit, at malawakang ginagamit sa mga high-voltage na power device, optical passive device, MEMS at iba pang larangan. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng paghahanda ng mga materyales ng SOI ay pangunahing kinabibilangan ng teknolohiya ng bonding (BESOI), teknolohiya ng smart stripping (Smart-Cut), teknolohiya ng oxygen ion implantation (SIMOX), teknolohiya ng bonding ng oxygen injection (Simbond), atbp. Ang pinaka-mainstream na teknolohiya ay matalino teknolohiya ng paghuhubad.

Mga wafer ng silikon ng SOImaaaring higit pang nahahati sa thin-film SOI silicon wafers at thick-film SOI silicon wafers. Ang kapal ng tuktok na silikon ng manipis na pelikulaMga wafer ng silikon ng SOIay mas mababa sa 1um. Sa kasalukuyan, 95% ng thin-film SOI silicon wafer market ay puro sa 200mm at 300mm na laki, at ang market driving force nito ay pangunahing nagmumula sa high-speed, low-power na mga produkto, lalo na sa microprocessor application. Halimbawa, sa mga advanced na proseso na mas mababa sa 28nm, ang ganap na naubos na silicon sa insulator (FD-SOI) ay may malinaw na mga pakinabang sa pagganap ng mababang paggamit ng kuryente, proteksyon ng radiation, at mataas na temperatura na paglaban. Kasabay nito, ang paggamit ng mga solusyon sa SOI ay maaaring lubos na mabawasan ang proseso ng pagmamanupaktura. Ang pinakamataas na kapal ng silikon ng makapal na pelikulang SOI na mga silicon na wafer ay higit sa 1um, at ang kapal ng nakabaon na layer ay 0.5-4um. Pangunahing ginagamit ito sa mga power device at MEMS field, lalo na sa industrial control, automotive electronics, wireless na komunikasyon, atbp., at kadalasang gumagamit ng 150mm at 200mm diameter na mga produkto.