सिलिकन वेफर

सिलिकन सामग्री निश्चित अर्धचालक विद्युतीय गुणहरू र भौतिक स्थिरता भएको ठोस सामग्री हो, र त्यसपछिको एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियाको लागि सब्सट्रेट समर्थन प्रदान गर्दछ। यो सिलिकन-आधारित एकीकृत सर्किटहरूको लागि एक प्रमुख सामग्री हो। संसारमा 95% भन्दा बढी सेमीकन्डक्टर उपकरणहरू र 90% भन्दा बढी एकीकृत सर्किटहरू सिलिकन वेफरहरूमा बनाइन्छ।

विभिन्न एकल क्रिस्टल वृद्धि विधिहरू अनुसार, सिलिकन एकल क्रिस्टलहरू दुई प्रकारमा विभाजित छन्: Czochralski (CZ) र फ्लोटिंग जोन (FZ)। सिलिकन वेफर्सलाई लगभग तीनवटा कोटिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: पालिश गरिएको वेफर्स, एपिटेक्सियल वेफर्स, र सिलिकन-अन-इन्सुलेटर (SOI)।

सिलिकन पॉलिशिंग वेफर

सिलिकन पॉलिशिंग वेफरले ए लाई जनाउँछसिलिकन वेफरसतह पालिश गरेर गठन। यो 1mm भन्दा कम मोटाई भएको राउन्ड वेफर हो जसलाई एकल क्रिस्टल रडको काट्ने, पीस्ने, पालिस गर्ने, सफा गर्ने र अन्य प्रक्रियाहरूद्वारा प्रशोधन गरिन्छ। यो मुख्यतया एकीकृत सर्किट र अलग उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ र अर्धचालक उद्योग श्रृंखला मा एक महत्वपूर्ण स्थान ओगटेको छ।

जब V समूह तत्वहरू जस्तै फस्फोरस, एन्टिमोनी, आर्सेनिक, आदिलाई सिलिकन एकल क्रिस्टलमा डोप गरिन्छ, N-प्रकारको प्रवाहकीय सामग्रीहरू बन्नेछन्; जब III समूह तत्वहरू जस्तै बोरोनलाई सिलिकनमा डोप गरिन्छ, P-प्रकार प्रवाहकीय सामग्रीहरू बन्नेछन्। सिलिकन एकल क्रिस्टलको प्रतिरोधात्मकता डोपिङ तत्वहरूको मात्रा द्वारा निर्धारण गरिन्छ। डोपिङको मात्रा जति बढी हुन्छ, प्रतिरोधात्मकता त्यति नै कम हुन्छ। हल्का डोप गरिएको सिलिकन पालिशिङ वेफरहरूले सामान्यतया ०.१W·cm भन्दा बढी प्रतिरोधात्मक क्षमता भएका सिलिकन पालिशिङ वेफरहरूलाई जनाउँछ, जुन ठूलो मात्रामा एकीकृत सर्किट र मेमोरीको निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। भारी डोप गरिएको सिलिकन पालिशिंग वेफरहरूले सामान्यतया ०.१W·cm भन्दा कम प्रतिरोधात्मकता भएका सिलिकन पालिशिङ वेफरहरूलाई जनाउँछ, जुन सामान्यतया एपिटेक्सियल सिलिकन वेफरहरूको लागि सब्सट्रेट सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ र अर्धचालक शक्ति उपकरणहरूको निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

सिलिकन पॉलिशिंग वेफर्सजसले सतहमा सफा क्षेत्र बनाउँछसिलिकन वेफर्सएनिलिङ ताप उपचार पछि सिलिकन एनिलिङ वेफर्स भनिन्छ। सामान्यतया प्रयोग हुने हाइड्रोजन एनिलिङ वेफर्स र आर्गन एनिलिङ वेफरहरू हुन्। 300mm सिलिकन वेफर्स र उच्च आवश्यकताहरु संग केहि 200mm सिलिकन वेफरहरु लाई डबल पक्षीय पालिश प्रक्रिया को उपयोग को आवश्यकता छ। तसर्थ, बाह्य गेटरिङ टेक्नोलोजी जसले सिलिकन वेफरको पछाडि गेटरिङ सेन्टरलाई परिचय गराउँछ लागू गर्न गाह्रो छ। आन्तरिक गेटरिङ प्रक्रिया जसले एनेलिङ प्रक्रियालाई आन्तरिक गेटरिङ सेन्टर बनाउन प्रयोग गर्छ, ठूलो आकारको सिलिकन वेफर्सका लागि मुख्यधारा प्राप्त गर्ने प्रक्रिया भएको छ। सामान्य पालिश गरिएको वेफर्सको तुलनामा, एनेल गरिएको वेफर्सले उपकरणको प्रदर्शन सुधार गर्न र उत्पादन बढाउन सक्छ, र डिजिटल र एनालग एकीकृत सर्किटहरू र मेमोरी चिपहरूको निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

जोन पग्लने एकल क्रिस्टल वृद्धिको आधारभूत सिद्धान्त भनेको पोलिक्रिस्टलाइन सिलिकन रड र तल बढेको एकल क्रिस्टल बीचको पग्लिएको क्षेत्रलाई निलम्बन गर्न पिघलिएको सतह तनावमा भर पर्नु हो, र पग्लिएको क्षेत्रलाई माथि सारेर सिलिकन एकल क्रिस्टललाई शुद्ध र बढ्नु हो। जोन पिघलने सिलिकन एकल क्रिस्टलहरू क्रुसिबलद्वारा दूषित हुँदैनन् र उच्च शुद्धता हुन्छ। तिनीहरू एन-टाइप सिलिकन एकल क्रिस्टल (न्यूट्रोन ट्रान्सम्युटेसन डोपेड सिंगल क्रिस्टल सहित) को 200Ω·cm भन्दा उच्च प्रतिरोधात्मकता र उच्च-प्रतिरोधी P-प्रकार सिलिकन एकल क्रिस्टलको उत्पादनको लागि उपयुक्त छन्। जोन पिघलने सिलिकन एकल क्रिस्टलहरू मुख्यतया उच्च-भोल्टेज र उच्च-शक्ति उपकरणहरूको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ।

सिलिकन एपिटेक्सियल वेफर

सिलिकन एपिटेक्सियल वेफरएउटा सामग्रीलाई बुझाउँछ जसमा सिलिकन एकल क्रिस्टल पातलो फिल्मको एक वा बढी तहहरू सब्सट्रेटमा वाष्प चरण एपिटेक्सियल डिपोजिसनद्वारा बढाइन्छ, र मुख्य रूपमा विभिन्न एकीकृत सर्किटहरू र अलग उपकरणहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ।

उन्नत CMOS एकीकृत सर्किट प्रक्रियाहरूमा, गेट अक्साइड तहको अखण्डता सुधार गर्न, च्यानलमा चुहावट सुधार गर्न, र एकीकृत सर्किटहरूको विश्वसनीयता बढाउन, सिलिकन एपिटेक्सियल वेफर्सहरू प्राय: प्रयोग गरिन्छ, त्यो हो, सिलिकन पातलो फिल्मको तह। हल्का डोप गरिएको सिलिकन पालिश गरिएको वेफरमा समान रूपमा उब्जाइएको एपिटेक्सियल, जसले उच्च अक्सिजन सामग्रीको कमी र सामान्य सिलिकन पालिश गरिएको वेफरको सतहमा धेरै दोषहरूबाट बच्न सक्छ; जबकि पावर इन्टिग्रेटेड सर्किटहरू र अलग उपकरणहरूको लागि सिलिकन एपिटेक्सियल वेफरहरू प्रयोग गरिन्छ, उच्च प्रतिरोधक एपिटेक्सियल तहको एक तह सामान्यतया कम प्रतिरोधी सिलिकन सब्सट्रेट (हेभिली डोप गरिएको सिलिकन पॉलिश वेफर) मा बढाइन्छ। उच्च-शक्ति र उच्च-भोल्टेज अनुप्रयोग वातावरणमा, सिलिकन सब्सट्रेटको कम प्रतिरोधकताले अन-प्रतिरोध कम गर्न सक्छ, र उच्च-प्रतिरोधी एपिटेक्सियल तहले उपकरणको ब्रेकडाउन भोल्टेज बढाउन सक्छ।

SOI सिलिकन वेफर

SOI (सिलिकन-अन-इन्सुलेटर)इन्सुलेट तहमा सिलिकन छ। यो माथिल्लो सिलिकन तह (शीर्ष सिलिकन), मध्य सिलिकन डाइअक्साइड ब्युरिड लेयर (BOX) र तल सिलिकन सब्सट्रेट सपोर्ट (ह्यान्डल) भएको "स्यान्डविच" संरचना हो। एकीकृत सर्किट निर्माणको लागि नयाँ सब्सट्रेट सामग्रीको रूपमा, SOI को मुख्य फाइदा यो हो कि यसले अक्साइड तह मार्फत उच्च विद्युतीय इन्सुलेशन प्राप्त गर्न सक्छ, जसले प्रभावकारी रूपमा परजीवी क्यापेसिटन्स र सिलिकन वेफर्सको चुहावटलाई कम गर्नेछ, जुन उच्च-उत्पादनको लागि अनुकूल छ। गति, कम-शक्ति, उच्च-एकीकरण र उच्च-विश्वसनीयता अल्ट्रा-लार्ज-स्केल एकीकृत सर्किटहरू, र व्यापक रूपमा उच्च-भोल्टेज पावर उपकरणहरू, अप्टिकल निष्क्रिय उपकरणहरू, MEMS र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ। हाल, SOI सामग्रीको तयारी प्रविधिमा मुख्यतया बन्डिङ टेक्नोलोजी (BESOI), स्मार्ट स्ट्रिपिङ टेक्नोलोजी (स्मार्ट-कट), अक्सिजन आयन इम्प्लान्टेसन टेक्नोलोजी (SIMOX), अक्सिजन इन्जेक्सन बन्डिङ टेक्नोलोजी (Simbond) आदि समावेश छन्। सबैभन्दा मुख्यधारा प्रविधि स्मार्ट हो। स्ट्रिपिङ प्रविधि।

SOI सिलिकन वेफर्सथप पातलो-फिल्म SOI सिलिकन वेफर्स र मोटो-फिल्म SOI सिलिकन वेफर्समा विभाजन गर्न सकिन्छ। पातलो-फिल्म को शीर्ष सिलिकन को मोटाईSOI सिलिकन वेफर्स1um भन्दा कम छ। हाल, 95% पातलो-फिल्म SOI सिलिकन वेफर बजार 200mm र 300mm साइजमा केन्द्रित छ, र यसको बजार चालक शक्ति मुख्यतया उच्च-गति, कम-शक्ति उत्पादनहरूबाट आउँछ, विशेष गरी माइक्रोप्रोसेसर अनुप्रयोगहरूमा। उदाहरणका लागि, 28nm भन्दा कम उन्नत प्रक्रियाहरूमा, इन्सुलेटरमा पूर्ण रूपमा समाप्त सिलिकन (FD-SOI) सँग कम शक्ति खपत, विकिरण सुरक्षा, र उच्च तापक्रम प्रतिरोधको स्पष्ट प्रदर्शन फाइदाहरू छन्। एकै समयमा, SOI समाधानहरूको प्रयोगले निर्माण प्रक्रियालाई धेरै कम गर्न सक्छ। मोटो-फिल्म SOI सिलिकन वेफर्सको शीर्ष सिलिकन मोटाई 1um भन्दा ठूलो छ, र दफन गरिएको तह मोटाई 0.5-4um हो। यो मुख्यतया पावर उपकरणहरू र MEMS क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ, विशेष गरी औद्योगिक नियन्त्रण, मोटर वाहन इलेक्ट्रोनिक्स, ताररहित संचार, आदि, र सामान्यतया 150mm र 200mm व्यास उत्पादनहरू प्रयोग गर्दछ।