چگونه یک ویفر سیلیکونی بسازیم؟

چگونه یک ویفر سیلیکونی بسازیم؟

A ویفربرشی از سیلیکون با ضخامت تقریبی ۱ میلی‌متر است که به لطف روش‌هایی که از نظر فنی بسیار دشوار هستند، سطحی بسیار صاف دارد. کاربرد بعدی تعیین می‌کند که از کدام روش رشد کریستال باید استفاده شود. به عنوان مثال، در فرآیند Czochralski، سیلیکون پلی کریستالی ذوب می‌شود و یک کریستال دانه‌ای به نازکی مداد در سیلیکون مذاب فرو می‌رود. سپس کریستال دانه‌ای چرخانده شده و به آرامی به سمت بالا کشیده می‌شود. یک غول بسیار سنگین، یک تک کریستال، حاصل می‌شود. می‌توان با افزودن واحدهای کوچک ناخالصی‌های با خلوص بالا، ویژگی‌های الکتریکی تک کریستال را انتخاب کرد. کریستال‌ها مطابق با مشخصات مشتری ناخالصی داده می‌شوند و سپس صیقل داده شده و به صورت برش برش داده می‌شوند. پس از مراحل مختلف تولید اضافی، مشتری ویفرهای مشخص شده خود را در بسته‌بندی ویژه دریافت می‌کند که به مشتری امکان می‌دهد بلافاصله از ویفر در خط تولید خود استفاده کند.

فرآیند چکرالسکی

امروزه بخش بزرگی از مونوکریستال‌های سیلیکون طبق فرآیند چکرالسکی رشد می‌کنند، که شامل ذوب سیلیکون پلی‌کریستالی با خلوص بالا در یک بوته کوارتز فوق خالص و افزودن ناخالصی (معمولاً B، P، As، Sb) است. یک کریستال دانه‌ای تک‌کریستالی نازک در سیلیکون مذاب فرو برده می‌شود. سپس یک کریستال CZ بزرگ از این کریستال نازک ایجاد می‌شود. تنظیم دقیق دما و جریان سیلیکون مذاب، چرخش کریستال و بوته و همچنین سرعت کشش کریستال منجر به تولید شمش سیلیکون تک‌کریستالی با کیفیت بسیار بالا می‌شود.

روش منطقه شناور

مونوکریستال‌های تولید شده بر اساس روش منطقه شناور برای استفاده در قطعات نیمه‌هادی قدرت، مانند IGBTها، ایده‌آل هستند. یک شمش سیلیکونی پلی‌کریستالی استوانه‌ای روی یک سیم‌پیچ القایی نصب می‌شود. یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس رادیویی به ذوب شدن سیلیکون از قسمت پایینی میله کمک می‌کند. میدان الکترومغناطیسی جریان سیلیکون را از طریق یک سوراخ کوچک در سیم‌پیچ القایی و روی مونوکریستالی که در زیر قرار دارد (روش منطقه شناور) تنظیم می‌کند. آلایش، معمولاً با B یا P، با افزودن مواد گازی حاصل می‌شود.