วิธีการผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

วิธีการผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

A เวเฟอร์แผ่นเวเฟอร์คือแผ่นซิลิคอนที่มีความหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร มีพื้นผิวเรียบมากเนื่องจากกระบวนการที่ต้องใช้เทคนิคขั้นสูง การใช้งานในขั้นตอนต่อไปจะเป็นตัวกำหนดว่าควรใช้กระบวนการปลูกผลึกแบบใด ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการ Czochralski ซิลิคอนแบบผลึกหลายเหลี่ยมจะถูกหลอมเหลว และผลึกต้นแบบที่บางเท่าดินสอจะถูกจุ่มลงในซิลิคอนที่หลอมเหลว จากนั้นผลึกต้นแบบจะถูกหมุนและดึงขึ้นอย่างช้าๆ จนได้ผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่และหนักมาก สามารถเลือกคุณสมบัติทางไฟฟ้าของผลึกเดี่ยวได้โดยการเติมสารเจือปนที่มีความบริสุทธิ์สูงในปริมาณเล็กน้อย ผลึกจะถูกเจือปนตามข้อกำหนดของลูกค้า จากนั้นจึงขัดเงาและตัดเป็นแผ่น หลังจากขั้นตอนการผลิตเพิ่มเติมต่างๆ ลูกค้าจะได้รับแผ่นเวเฟอร์ตามที่ระบุในบรรจุภัณฑ์พิเศษ ซึ่งช่วยให้ลูกค้าสามารถใช้แผ่นเวเฟอร์ในสายการผลิตได้ทันที

กระบวนการ CZOCHRALSKI

ปัจจุบัน ผลึกซิลิคอนโมโนคริสตัลส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการ Czochralski ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหลอมซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์บริสุทธิ์สูงในเบ้าหลอมควอตซ์บริสุทธิ์พิเศษ และเติมสารเจือปน (โดยทั่วไปคือ B, P, As, Sb) จากนั้นจะนำผลึกโมโนคริสตัลไลน์บางๆ จุ่มลงในซิลิคอนหลอมเหลว ผลึก CZ ขนาดใหญ่จะเจริญเติบโตจากผลึกบางๆ นี้ การควบคุมอุณหภูมิและการไหลของซิลิคอนหลอมเหลว การหมุนของผลึกและเบ้าหลอม รวมถึงความเร็วในการดึงผลึกอย่างแม่นยำ ส่งผลให้ได้แท่งซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์คุณภาพสูงมาก

วิธีโซนลอยตัว

ผลึกเดี่ยวที่ผลิตตามวิธีการลอยตัว (float zone method) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง เช่น IGBT โดยแท่งซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ทรงกระบอกจะถูกติดตั้งเหนือขดลวดเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุจะช่วยหลอมซิลิคอนจากส่วนล่างของแท่ง สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะควบคุมการไหลของซิลิคอนผ่านรูเล็กๆ ในขดลวดเหนี่ยวนำและไปยังผลึกเดี่ยวที่อยู่ด้านล่าง (วิธีการลอยตัว) การเจือปน โดยปกติจะใช้ B หรือ P ทำได้โดยการเติมสารที่เป็นก๊าซ