Silikon vafli

Silikon material müəyyən yarımkeçirici elektrik xüsusiyyətlərinə və fiziki sabitliyə malik möhkəm materialdır və sonrakı inteqral sxem istehsalı prosesi üçün substrat dəstəyi təmin edir. Silikon əsaslı inteqral sxemlər üçün əsas materialdır. Dünyada yarımkeçirici cihazların 95%-dən çoxu və inteqral sxemlərin 90%-dən çoxu silikon vaflilərdə hazırlanır.

Fərqli tək kristal böyümə üsullarına görə, silikon tək kristalları iki növə bölünür: Czochralski (CZ) və üzən zona (FZ). Silikon vaflilər təxminən üç kateqoriyaya bölünə bilər: cilalanmış vaflilər, epitaksial vaflilər və Silicon-On-insulator (SOI).

Silikon cilalama vaflisi

Silikon cilalama vaflisi a aiddirsilikon vaflisəthinin cilalanması ilə əmələ gəlir. Bu, tək kristal çubuqun kəsilməsi, üyüdülməsi, cilalanması, təmizlənməsi və digər prosesləri ilə işlənmiş, qalınlığı 1 mm-dən az olan yuvarlaq vaflidir. Əsasən inteqral sxemlərdə və diskret cihazlarda istifadə olunur və yarımkeçirici sənaye zəncirində mühüm yer tutur.

Fosfor, sürmə, arsen və s. kimi V qrup elementləri silisium monokristallarına qatılanda N tipli keçirici materiallar əmələ gələcək; bor kimi III qrup elementləri silisiumun tərkibinə qatılanda P tipli keçirici materiallar əmələ gələcək. Silikon monokristalların müqaviməti aşqarlanmış elementlərin miqdarı ilə müəyyən edilir. Dopinq miqdarı nə qədər çox olarsa, müqavimət bir o qədər aşağı olar. Yüngül qatqılı silisiumlu cilalama vafliləri ümumiyyətlə 0,1W·sm-dən çox müqavimət göstərən silisium cilalama vaflilərinə aiddir, bunlardan irimiqyaslı inteqral sxemlərin və yaddaşın istehsalında geniş istifadə olunur; ağır qatqılı silikon cilalama vafliləri, ümumiyyətlə, müqaviməti 0,1W·sm-dən az olan silisium cilalama vaflilərinə aiddir, bunlar ümumiyyətlə epitaksial silikon vaflilər üçün substrat materialları kimi istifadə olunur və yarımkeçirici güc cihazlarının istehsalında geniş istifadə olunur.

Silikon cilalama vaflilərisəthində təmiz bir sahə meydana gətirənsilikon vaflilərtavlama istilik müalicəsindən sonra silikon tavlama vafliləri deyilir. Tez-tez istifadə olunanlar hidrogen yumşaldıcı vaflilər və arqonla yumşaldıcı vaflilərdir. 300 mm-lik silikon vaflilər və daha yüksək tələblərə malik 200 mm-lik silikon vaflilər ikitərəfli cilalama prosesinin istifadəsini tələb edir. Buna görə də, alma mərkəzini silikon vaflinin arxası vasitəsilə təqdim edən xarici alma texnologiyasını tətbiq etmək çətindir. Daxili alma mərkəzini formalaşdırmaq üçün yumşalma prosesindən istifadə edən daxili alma prosesi böyük ölçülü silikon vaflilər üçün əsas əldəetmə prosesinə çevrilmişdir. Ümumi cilalanmış vaflilərlə müqayisədə, tavlanmış vaflilər cihazın işini yaxşılaşdıra və məhsuldarlığı artıra bilər və rəqəmsal və analoq inteqral sxemlərin və yaddaş çiplərinin istehsalında geniş istifadə olunur.

Zona əriməsinin tək kristal böyüməsinin əsas prinsipi polikristal silikon çubuq və aşağıda yetişən tək kristal arasında ərimiş zonanı dayandırmaq üçün ərimənin səthi gərginliyinə etibar etmək və ərimiş zonanı yuxarıya doğru hərəkət etdirərək silisium tək kristallarını təmizləmək və böyütməkdir. Zona ərimə silikon monokristalları potalarla çirklənmir və yüksək təmizliyə malikdir. Onlar rezistivliyi 200Ω·sm-dən yüksək olan N tipli silisium monokristallarının (neytron çevrilməsi ilə qatqılı monokristallar daxil olmaqla) və yüksək müqavimətə malik P tipli silisium monokristallarının istehsalı üçün uyğundur. Zona ərimə silikon monokristalları əsasən yüksək gərginlikli və yüksək güclü cihazların istehsalında istifadə olunur.

Silikon epitaksial vafli

Silikon epitaksial vaflisubstratda buxar fazalı epitaksial çökmə yolu ilə bir və ya bir neçə silikon monokristal nazik film təbəqəsinin yetişdirildiyi materiala aiddir və əsasən müxtəlif inteqral sxemlərin və diskret cihazların istehsalı üçün istifadə olunur.

Qabaqcıl CMOS inteqral sxem proseslərində, qapı oksidi təbəqəsinin bütövlüyünü yaxşılaşdırmaq, kanalda sızmayı yaxşılaşdırmaq və inteqrasiya edilmiş sxemlərin etibarlılığını artırmaq üçün silikon epitaksial vaflilər tez-tez istifadə olunur, yəni silikon nazik film təbəqəsi istifadə olunur. yüksək oksigen məzmununun çatışmazlıqlarını və ümumi silikon cilalanmış vaflilərin səthində bir çox qüsurları aradan qaldıra bilən, yüngül qatqılı silikon cilalanmış vafli üzərində böyüdülmüş homojen epitaksial; Güclü inteqral sxemlər və diskret qurğular üçün istifadə edilən silikon epitaksial vaflilər üçün yüksək müqavimətli epitaksial təbəqənin təbəqəsi adətən aşağı müqavimətli silikon substratda (yüksək aşqarlanmış silikon cilalanmış vafli) epitaksial olur. Yüksək güclü və yüksək gərginlikli tətbiq mühitlərində silikon substratın aşağı müqaviməti on-müqaviməti azalda bilər və yüksək müqavimətli epitaksial təbəqə cihazın parçalanma gərginliyini artıra bilər.

SOI silikon vafli

SOI (İzolyatorda Silikon)izolyasiya qatında silikondur. Bu, üst silikon təbəqəsi (Üst Silikon), orta silikon dioksid basdırılmış təbəqəsi (BOX) və aşağıda silikon substrat dəstəyi (Dəstəyi) olan "sendviç" strukturdur. İnteqrasiya edilmiş sxemlərin istehsalı üçün yeni bir substrat materialı olaraq, SOI-nin əsas üstünlüyü oksid təbəqəsi vasitəsilə yüksək elektrik izolyasiyasına nail ola bilməsidir ki, bu da parazitar tutumu və silisium vaflilərinin sızmasını effektiv şəkildə azaldacaq, bu da yüksək məhsuldarlığın istehsalına kömək edəcəkdir. sürət, aşağı güc, yüksək inteqrasiya və yüksək etibarlılıqlı ultra geniş miqyaslı inteqral sxemlər və yüksək gərginlikli güc cihazlarında, optik passiv cihazlarda, MEMS və digər sahələrdə geniş istifadə olunur. Hazırda SOI materiallarının hazırlanması texnologiyasına əsasən bonding texnologiyası (BESOI), ağıllı soyma texnologiyası (Smart-Cut), oksigen ionunun implantasiyası texnologiyası (SIMOX), oksigen injection bonding texnologiyası (Simbond) və s. daxildir. Ən əsas texnologiya ağıllıdır. soyma texnologiyası.

SOI silikon vaflilərdaha da nazik təbəqəli SOI silikon vaflilərə və qalın filmli SOI silikon vaflilərə bölünə bilər. Nazik filmin üst silisiumunun qalınlığıSOI silikon vaflilər1um-dan azdır. Hal-hazırda, nazik film SOI silikon vafli bazarının 95% -i 200 mm və 300 mm ölçülərdə cəmləşmişdir və onun bazar hərəkətverici qüvvəsi əsasən yüksək sürətli, aşağı güclü məhsullardan, xüsusən də mikroprosessor tətbiqlərində gəlir. Məsələn, 28nm-dən aşağı olan qabaqcıl proseslərdə izolyatorda tam tükənmiş silikon (FD-SOI) aşağı enerji istehlakı, radiasiyadan qorunma və yüksək temperatur müqaviməti kimi aşkar performans üstünlüklərinə malikdir. Eyni zamanda, SOI həllərinin istifadəsi istehsal prosesini xeyli azalda bilər. Qalın filmli SOI silikon vaflilərin üst silikon qalınlığı 1um-dan çox, basdırılmış təbəqənin qalınlığı isə 0,5-4um-dur. Əsasən güc cihazlarında və MEMS sahələrində, xüsusən sənaye nəzarətində, avtomobil elektronikasında, simsiz rabitədə və s.-də istifadə olunur və adətən 150mm və 200mm diametrli məhsullardan istifadə edir.