Wafer silikon oksida adalah komponen fundamental dalam industri semikonduktor, yang berfungsi sebagai dasar pembuatan berbagai perangkat elektronik. Sebagai pemasok terkemuka wafer silikon oksida, saya bersemangat untuk berbagi proses rumit pembuatan bahan-bahan penting ini.
1. Dimulai dengan Silikon Kemurnian Tinggi
Perjalanan pembuatan wafer silikon oksida dimulai dengan silikon dengan kemurnian tinggi. Metode paling umum untuk memperoleh silikon murni ini adalah melalui proses Siemens. Dalam proses ini, silikon tingkat metalurgi, yang memiliki kemurnian sekitar 98%, direaksikan dengan gas hidrogen klorida pada suhu tinggi (sekitar 300°C) untuk membentuk triklorosilan (SiHCl₃).
Si + 3HCl → SiHCl₃+ H₂
Trichlorosilane kemudian dimurnikan melalui distilasi untuk menghilangkan pengotor seperti boron, fosfor, dan logam lainnya. Setelah pemurnian, ia direduksi dengan hidrogen dengan kemurnian tinggi pada suhu tinggi (sekitar 1100°C) dalam reaktor deposisi.
SiHCl₃+ H₂ → Si + 3HCl
Hal ini mengakibatkan terbentuknya batang silikon polikristalin yang memiliki tingkat kemurnian hingga 99,9999999% (9N). Batang silikon polikristalin ini adalah bahan mentah untuk langkah selanjutnya dalam produksi wafer.
2. Tunggal - Pertumbuhan Kristal
Untuk membuat wafer silikon oksida, kita memerlukan ingot silikon kristal tunggal. Metode Czochralski (CZ) adalah teknik yang paling banyak digunakan untuk menumbuhkan silikon kristal tunggal. Dalam proses CZ, batang silikon polikristalin dimasukkan ke dalam wadah kuarsa dan dilebur pada suhu sekitar 1420°C, yang merupakan titik leleh silikon.
Biji silikon kristal tunggal kecil kemudian dicelupkan ke dalam silikon cair. Saat benih ditarik perlahan ke atas sambil diputar, silikon cair mengeras di sekitar benih, mengikuti struktur kristalnya. Hal ini menghasilkan pertumbuhan ingot silikon kristal tunggal yang besar. Diameter ingot dapat dikontrol dengan mengatur kecepatan penarikan dan suhu silikon cair.
Metode lain untuk menumbuhkan silikon kristal tunggal adalah metode Float - Zone (FZ). Dalam metode ini, batang silikon polikristalin dilewatkan melalui koil pemanas frekuensi tinggi, yang menciptakan zona cair. Benih kristal tunggal digunakan di salah satu ujungnya, dan saat zona cair bergerak di sepanjang batang, silikon membeku menjadi struktur kristal tunggal. Metode FZ sering digunakan untuk memproduksi silikon dengan resistivitas tinggi, yang cocok untuk jenis perangkat semikonduktor tertentu.
3. Pengirisan Ingot
Setelah ingot silikon kristal tunggal ditanam, ingot tersebut perlu diiris menjadi wafer tipis. Ini dilakukan dengan menggunakan gergaji kawat berlian. Ingot terlebih dahulu dipotong sesuai diameter dan panjang yang diinginkan. Kemudian dipasang pada mesin pengiris, dan kawat tipis berlapis berlian digunakan untuk memotong ingot menjadi wafer. Ketebalan wafer dapat bervariasi tergantung pada aplikasinya, biasanya berkisar antara 275μm hingga 1100μm.
Selama proses pengirisan, cairan pendingin digunakan untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh pemotongan dan untuk menghilangkan serpihan silikon. Setelah diiris, wafer dikeluarkan dengan hati-hati dari gergaji kawat dan menjalani serangkaian langkah pembersihan untuk menghilangkan sisa potongan dan kontaminan.
4. Memukul-mukul dan mengetsa
Wafer yang diiris memiliki permukaan yang kasar akibat proses pengirisan. Untuk mendapatkan permukaan yang halus dan rata, wafer dirangkai. Lapping adalah proses mekanis dimana wafer ditempatkan di antara dua pelat yang berputar dengan bubur lapping yang mengandung partikel abrasif. Partikel abrasif secara bertahap menghilangkan ketidakteraturan permukaan, sehingga menghasilkan permukaan akhir yang lebih halus.
Setelah lapping, wafer digores untuk menghilangkan lapisan rusak yang disebabkan oleh proses lapping dan untuk lebih meningkatkan kualitas permukaan. Etsa basah biasanya digunakan, dimana wafer direndam dalam larutan etsa, seperti campuran asam fluorida (HF) dan asam nitrat (HNO₃). Etsa secara selektif menghilangkan silikon dari permukaan, sehingga menghasilkan permukaan yang bersih dan halus.
Kami menawarkanWafer Silikon Terukir 76mm - 300mm (3" - 12"), yang diproses secara hati-hati melalui langkah-langkah pemukulan dan pengetsaan untuk memastikan karakteristik permukaan berkualitas tinggi.
5. Oksidasi
Langkah penting berikutnya dalam pembuatan wafer silikon oksida adalah oksidasi. Oksidasi adalah proses pembentukan lapisan silikon dioksida (SiO₂) pada permukaan wafer silikon. Ada dua jenis oksidasi utama: oksidasi kering dan oksidasi basah.
Dalam oksidasi kering, wafer silikon ditempatkan dalam tungku pada suhu tinggi (biasanya antara 900°C dan 1200°C) di lingkungan yang kaya oksigen. Oksigen bereaksi dengan silikon di permukaan, membentuk lapisan silikon dioksida menurut reaksi berikut:
Si + o₂ → Sio₂
Oksidasi kering menghasilkan lapisan silikon dioksida padat berkualitas tinggi dengan sifat listrik yang sangat baik. Namun, tingkat pertumbuhannya relatif lambat.
Oksidasi basah, sebaliknya, melibatkan memasukkan uap air (H₂O) ke dalam tungku bersama dengan oksigen. Reaksi antara silikon, oksigen, dan uap air menghasilkan pembentukan silikon dioksida:
Si + 2H₂O → SiO₂+ 2H₂
Oksidasi basah memiliki laju pertumbuhan yang lebih cepat dibandingkan oksidasi kering, namun lapisan silikon dioksida yang dihasilkan mungkin memiliki kualitas yang sedikit lebih rendah dibandingkan lapisan teroksidasi kering.
Ketebalan lapisan silikon dioksida dapat dikontrol secara tepat dengan mengatur waktu oksidasi, suhu, dan laju aliran gas. Lapisan silikon dioksida memiliki beberapa fungsi penting dalam perangkat semikonduktor, seperti menyediakan isolasi listrik, melindungi permukaan silikon dari kontaminasi, dan bertindak sebagai masker selama proses doping.
6. Pemolesan
Setelah oksidasi, wafer dipoles untuk mendapatkan permukaan yang lebih halus dan rata. Pemolesan kimia - mekanis (CMP) adalah teknik yang paling umum digunakan untuk pemolesan wafer. Dalam CMP, bantalan pemoles digunakan bersama dengan bubur yang mengandung partikel abrasif dan bahan tambahan kimia.
Wafer ditekan pada bantalan pemoles yang berputar, dan bubur bereaksi secara kimia dengan permukaan lapisan silikon dioksida sementara partikel abrasif secara mekanis menghilangkan material tersebut. Kombinasi aksi kimia dan mekanis ini menghasilkan permukaan yang sangat halus dan rata dengan kekasaran kurang dari beberapa nanometer.
7. Pembersihan dan Inspeksi
Setelah pemolesan selesai, wafer dibersihkan secara menyeluruh untuk menghilangkan sisa bubur, partikel, dan kontaminan. Serangkaian langkah pembersihan biasanya digunakan, termasuk pembersihan ultrasonik dalam berbagai larutan kimia, seperti air deionisasi, hidrogen peroksida, dan amonia.
Setelah dibersihkan, wafer diperiksa apakah ada cacat, seperti goresan, partikel, dan ketidakteraturan permukaan. Alat inspeksi tingkat lanjut, seperti pemindaian mikroskop elektron (SEM) dan mikroskop gaya atom (AFM), digunakan untuk mendeteksi dan mengukur cacat ini. Hanya wafer yang memenuhi standar kualitas ketat yang dipilih untuk diproses atau dikirim lebih lanjut.
8. Pengemasan dan Pengiriman
Langkah terakhir dalam proses pembuatan adalah pengemasan dan pengiriman. Wafer silikon oksida ditempatkan dengan hati-hati dalam wadah yang bersih dan terlindungi untuk mencegah kerusakan selama pengangkutan. Bahan pengemas khusus, seperti kantong antistatis dan sisipan busa, digunakan untuk melindungi wafer dari pelepasan muatan listrik statis dan guncangan fisik.
Wadah tersebut kemudian diberi label dengan informasi penting, seperti ukuran wafer, ketebalan, orientasi, dan jenis lapisan silikon dioksida. Wafer yang dikemas dikirimkan ke pelanggan kami di seluruh dunia, memastikan bahwa wafer tiba dalam kondisi sempurna untuk digunakan dalam proses manufaktur semikonduktor.
Kontak untuk Pengadaan
Jika Anda sedang mencari wafer silikon oksida berkualitas tinggi, kami siap melayani Anda. Wafer silikon oksida kami diproduksi menggunakan teknologi terbaru dan langkah-langkah kontrol kualitas yang ketat untuk memenuhi tuntutan persyaratan industri semikonduktor. Apakah Anda memerlukan wafer untuk penelitian dan pengembangan atau produksi skala besar, kami dapat memberikan Anda solusi yang tepat. Silakan hubungi kami untuk memulai diskusi pengadaan, dan kami akan dengan senang hati membantu kebutuhan Anda.
Referensi
- Sze, SM (1985). Fisika Perangkat Semikonduktor. John Wiley & Putra.
- Serigala, S., & Tauber, RN (1986). Pemrosesan Silikon untuk Era VLSI, Volume 1 - Teknologi Proses. Pers Kisi.
- Shimura, F. (1989). Teknologi Kristal Silikon Semikonduktor. Pers Akademik.