ویفر انٹیگریٹڈ سرکٹس، مجرد سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور پاور ڈیوائسز کی تیاری کے لیے اہم خام مال ہیں۔ 90% سے زیادہ مربوط سرکٹس اعلیٰ پاکیزگی، اعلیٰ معیار کے ویفرز پر بنائے جاتے ہیں۔
ویفر کی تیاری کا سامان خالص پولی کرسٹل لائن سلکان مواد کو ایک خاص قطر اور لمبائی کے سلکان سنگل کرسٹل راڈ مواد میں بنانے کے عمل سے مراد ہے، اور پھر سلکان سنگل کرسٹل راڈ مواد کو مکینیکل پروسیسنگ، کیمیائی علاج اور دیگر عملوں کی ایک سیریز سے مشروط کرتا ہے۔
وہ سامان جو سلیکون ویفرز یا ایپیٹیکسیل سلکان ویفرز تیار کرتا ہے جو مخصوص جیومیٹرک درستگی اور سطح کے معیار کے تقاضوں کو پورا کرتا ہے اور چپ کی تیاری کے لیے مطلوبہ سلکان سبسٹریٹ فراہم کرتا ہے۔
200 ملی میٹر سے کم قطر کے ساتھ سلکان ویفرز کی تیاری کے لیے عام عمل کا بہاؤ یہ ہے:
سنگل کرسٹل گروتھ → تراشنا → بیرونی قطر کا رولنگ → سلائسنگ → چیمفرنگ → گرائنڈنگ → اینچنگ → گیٹرنگ → پالش → صفائی → ایپیٹیکسی → پیکیجنگ وغیرہ۔
300 ملی میٹر قطر کے ساتھ سلکان ویفرز کی تیاری کے لیے بنیادی عمل کا بہاؤ درج ذیل ہے:
سنگل کرسٹل گروتھ → تراشنا → بیرونی قطر رولنگ → سلائسنگ → چیمفرنگ → سطح پیسنا → اینچنگ → ایج پالش → ڈبل سائیڈ پالش → سنگل سائیڈ پالش → حتمی صفائی → ایپیٹیکسی/اینیلنگ → پیکیجنگ وغیرہ۔
1. سلکان مواد
سلکان ایک سیمی کنڈکٹر مواد ہے کیونکہ اس میں 4 والینس الیکٹران ہیں اور یہ دوسرے عناصر کے ساتھ متواتر جدول کے گروپ IVA میں ہے۔
سلیکون میں والینس الیکٹران کی تعداد اسے ایک اچھے موصل (1 والینس الیکٹران) اور ایک انسولیٹر (8 والینس الیکٹران) کے درمیان رکھتی ہے۔
خالص سلکان فطرت میں نہیں پایا جاتا ہے اور اسے نکال کر صاف کیا جانا چاہیے تاکہ اسے مینوفیکچرنگ کے لیے کافی خالص بنایا جا سکے۔ یہ عام طور پر سلیکا (سلیکان آکسائیڈ یا SiO2) اور دیگر سلیکیٹس میں پایا جاتا ہے۔
SiO2 کی دیگر شکلوں میں شیشہ، بے رنگ کرسٹل، کوارٹج، عقیق اور بلی کی آنکھ شامل ہیں۔
سیمی کنڈکٹر کے طور پر استعمال ہونے والا پہلا مواد 1940 اور 1950 کی دہائی کے اوائل میں جرمینیم تھا، لیکن اس کی جگہ جلد ہی سلیکون نے لے لی۔
سلیکون کو چار اہم وجوہات کی بنا پر مرکزی سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر منتخب کیا گیا تھا:
سلیکون مواد کی کثرت: سیلیکون زمین پر دوسرا سب سے زیادہ وافر عنصر ہے، جو زمین کی کرسٹ کا 25% ہے۔
سلکان مواد کا اعلی پگھلنے والا نقطہ ایک وسیع تر عمل رواداری کی اجازت دیتا ہے۔: 1412 ° C پر سلکان کا پگھلنے کا نقطہ 937 ° C پر جرمینیئم کے پگھلنے کے نقطہ سے بہت زیادہ ہے۔ اعلی پگھلنے کا نقطہ سلکان کو اعلی درجہ حرارت کے عمل کو برداشت کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
سلکان مواد میں وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد ہوتی ہے۔;
سلکان آکسائڈ کی قدرتی ترقی (SiO2): SiO2 ایک اعلیٰ معیار کا، مستحکم برقی موصلیت کا مواد ہے اور سلیکون کو بیرونی آلودگی سے بچانے کے لیے ایک بہترین کیمیائی رکاوٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ مربوط سرکٹس میں ملحقہ کنڈکٹرز کے درمیان رساو سے بچنے کے لیے برقی استحکام ضروری ہے۔ SiO2 مواد کی مستحکم پتلی تہوں کو بڑھانے کی صلاحیت اعلی کارکردگی والے دھاتی آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر (MOS-FET) آلات کی تیاری کے لیے بنیادی ہے۔ SiO2 میں سیلیکون کی طرح میکانکی خصوصیات ہیں، جس سے ضرورت سے زیادہ سلکان ویفر وارپنگ کے بغیر اعلی درجہ حرارت کی پروسیسنگ کی اجازت ملتی ہے۔
2. وفر کی تیاری
سیمی کنڈکٹر ویفرز کو بلک سیمی کنڈکٹر مواد سے کاٹا جاتا ہے۔ اس سیمی کنڈکٹر مواد کو ایک کرسٹل راڈ کہا جاتا ہے، جو پولی کرسٹل لائن کے ایک بڑے بلاک اور غیر ڈوبے اندرونی مواد سے اگایا جاتا ہے۔
پولی کرسٹل لائن بلاک کو ایک بڑے سنگل کرسٹل میں تبدیل کرنا اور اسے صحیح کرسٹل واقفیت اور مناسب مقدار میں N-type یا P-type ڈوپنگ دینا کرسٹل گروتھ کہلاتا ہے۔
سلکان ویفر کی تیاری کے لیے سنگل کرسٹل سلکان انگوٹ تیار کرنے کی سب سے عام ٹیکنالوجیز Czochralski طریقہ اور زون پگھلنے کا طریقہ ہیں۔
2.1 Czochralski طریقہ اور Czochralski سنگل کرسٹل فرنس
Czochralski (CZ) طریقہ، جسے Czochralski (CZ) طریقہ بھی کہا جاتا ہے، سے مراد پگھلے ہوئے سیمی کنڈکٹر گریڈ سلکان مائع کو ٹھوس سنگل کرسٹل سلکان انگوٹ میں درست کرسٹل واقفیت کے ساتھ تبدیل کرنے اور N-type یا P- میں ڈوپ کرنے کا عمل ہے۔ قسم
فی الحال، 85 فیصد سے زیادہ سنگل کرسٹل سلکان کو زوکرالسکی طریقہ استعمال کرتے ہوئے اگایا جاتا ہے۔
ایک Czochralski سنگل کرسٹل فرنس سے مراد وہ عمل کا سامان ہے جو اعلی طہارت والے پولی سیلیکون مواد کو ایک بند ہائی ویکیوم یا نایاب گیس (یا انارٹ گیس) کے تحفظ کے ماحول میں گرم کرکے مائع میں پگھلاتا ہے، اور پھر انہیں مخصوص بیرونی مواد کے ساتھ سنگل کرسٹل سلکان مواد بنانے کے لیے دوبارہ تشکیل دیتا ہے۔ طول و عرض
سنگل کرسٹل فرنس کا کام کرنے والا اصول پولی کرسٹل لائن سلکان میٹریل کا جسمانی عمل ہے جو مائع حالت میں سنگل کرسٹل سلکان میٹریل میں دوبارہ تشکیل پاتا ہے۔
CZ سنگل کرسٹل فرنس کو چار حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: فرنس باڈی، مکینیکل ٹرانسمیشن سسٹم، ہیٹنگ اور ٹمپریچر کنٹرول سسٹم، اور گیس ٹرانسمیشن سسٹم۔
فرنس باڈی میں فرنس کیویٹی، سیڈ کرسٹل ایکسس، ایک کوارٹج کروسیبل، ایک ڈوپنگ اسپون، سیڈ کرسٹل کور، اور ایک آبزرویشن ونڈو شامل ہے۔
بھٹی کا گہا اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ فرنس میں درجہ حرارت یکساں طور پر تقسیم ہو اور گرمی کو اچھی طرح سے ختم کر سکے۔ سیڈ کرسٹل شافٹ کا استعمال سیڈ کرسٹل کو اوپر اور نیچے منتقل کرنے اور گھومنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ وہ نجاست جن کو ڈوپ کرنے کی ضرورت ہے ڈوپنگ چمچ میں رکھی جاتی ہے۔
سیڈ کرسٹل کور سیڈ کرسٹل کو آلودگی سے بچانا ہے۔ مکینیکل ٹرانسمیشن سسٹم بنیادی طور پر بیج کرسٹل اور کراسبل کی نقل و حرکت کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ سلکان محلول آکسائڈائز نہیں ہوا ہے، فرنس میں ویکیوم ڈگری بہت زیادہ ہونا ضروری ہے، عام طور پر 5 Torr سے کم، اور شامل کی گئی غیر فعال گیس کی پاکیزگی 99.9999% سے زیادہ ہونی چاہیے۔
مطلوبہ کرسٹل واقفیت کے ساتھ سنگل کرسٹل سلکان کا ایک ٹکڑا سیڈ کرسٹل کے طور پر سلکان پنڈ کو اگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور اگایا ہوا سلکان پنڈ بیج کرسٹل کی نقل کی طرح ہوتا ہے۔
پگھلے ہوئے سلکان اور سنگل کرسٹل سلکان سیڈ کرسٹل کے درمیان انٹرفیس کے حالات کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ حالات اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ سلکان کی پتلی پرت بیج کرسٹل کی ساخت کو درست طریقے سے نقل کر سکتی ہے اور آخر کار ایک بڑے سنگل کرسٹل سلکان انگوٹ میں بڑھ سکتی ہے۔
2.2 زون پگھلنے کا طریقہ اور زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس
فلوٹ زون طریقہ (FZ) بہت کم آکسیجن مواد کے ساتھ سنگل کرسٹل سلیکون انگوٹ تیار کرتا ہے۔ فلوٹ زون کا طریقہ 1950 کی دہائی میں تیار کیا گیا تھا اور یہ آج تک کا خالص ترین سنگل کرسٹل سلکان پیدا کر سکتا ہے۔
زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس سے مراد ایک ایسی بھٹی ہے جو پولی کرسٹل لائن راڈ میں ایک تنگ پگھلنے والے زون کو پیدا کرنے کے لیے زون پگھلنے کے اصول کو استعمال کرتی ہے جس میں پولی کرسٹل لائن راڈ فرنس باڈی کے اعلی درجہ حرارت والے تنگ بند علاقے کے ذریعے ہائی ویکیوم یا نایاب کوارٹج ٹیوب گیس میں ہوتا ہے۔ تحفظ ماحول.
ایک عمل کا سامان جو پولی کرسٹل لائن کی چھڑی یا فرنس ہیٹنگ باڈی کو پگھلنے والے زون کو منتقل کرنے کے لیے منتقل کرتا ہے اور آہستہ آہستہ اسے ایک کرسٹل راڈ میں کرسٹلائز کرتا ہے۔
زون پگھلنے کے طریقہ کار کے ذریعہ سنگل کرسٹل سلاخوں کی تیاری کی خصوصیت یہ ہے کہ پولی کرسٹل سلاخوں کی پاکیزگی کو سنگل کرسٹل سلاخوں میں کرسٹلائزیشن کے عمل میں بہتر بنایا جاسکتا ہے، اور چھڑی کے مواد کی ڈوپنگ ترقی زیادہ یکساں ہے۔
زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس کی اقسام کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: فلوٹنگ زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس جو سطحی تناؤ اور افقی زون پگھلنے والی واحد کرسٹل فرنس پر انحصار کرتی ہیں۔ عملی ایپلی کیشنز میں، زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس عام طور پر تیرتے ہوئے زون پگھلنے کو اپناتے ہیں۔
زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس بغیر کسی کروسیبل کی ضرورت کے اعلی پاکیزگی کم آکسیجن سنگل کرسٹل سلکان تیار کر سکتی ہے۔ یہ بنیادی طور پر ہائی ریزسٹیویٹی (>20kΩ·cm) سنگل کرسٹل سلیکون تیار کرنے اور زون پگھلنے والے سلکان کو صاف کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ مصنوعات بنیادی طور پر مجرد پاور ڈیوائسز کی تیاری میں استعمال ہوتی ہیں۔
زون پگھلنے والی واحد کرسٹل فرنس فرنس چیمبر، ایک اوپری شافٹ اور ایک نچلا شافٹ (مکینیکل ٹرانسمیشن حصہ)، ایک کرسٹل راڈ چک، ایک سیڈ کرسٹل چک، ایک ہیٹنگ کوائل (ہائی فریکوئنسی جنریٹر)، گیس پورٹس (ویکیوم پورٹ،) پر مشتمل ہوتا ہے۔ گیس انلیٹ، اپر گیس آؤٹ لیٹ) وغیرہ۔
فرنس چیمبر کے ڈھانچے میں، ٹھنڈے پانی کی گردش کا اہتمام کیا جاتا ہے۔ سنگل کرسٹل فرنس کے اوپری شافٹ کا نچلا سرا ایک کرسٹل راڈ چک ہے، جو پولی کرسٹل لائن چھڑی کو بند کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ نچلے شافٹ کے اوپری حصے میں ایک سیڈ کرسٹل چک ہے، جو بیج کرسٹل کو کلمپ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
حرارتی کنڈلی کو ایک اعلی تعدد پاور سپلائی فراہم کی جاتی ہے، اور پولی کرسٹل لائن کے نچلے سرے سے شروع ہونے والی چھڑی میں ایک تنگ پگھلنے والا زون بنتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، اوپری اور نچلے محور گھومتے اور نیچے آتے ہیں، تاکہ پگھلنے والے زون کو ایک کرسٹل میں کرسٹلائز کیا جائے۔
زون پگھلنے والی سنگل کرسٹل فرنس کے فوائد یہ ہیں کہ یہ نہ صرف تیار شدہ سنگل کرسٹل کی پاکیزگی کو بہتر بنا سکتا ہے بلکہ راڈ ڈوپنگ کی نمو کو مزید یکساں بنا سکتا ہے، اور سنگل کرسٹل راڈ کو متعدد عملوں کے ذریعے پاک کیا جا سکتا ہے۔
زون پگھلنے والے سنگل کرسٹل فرنس کے نقصانات اعلی عمل کے اخراجات اور تیار شدہ سنگل کرسٹل کا چھوٹا قطر ہیں۔ فی الحال، سنگل کرسٹل کا زیادہ سے زیادہ قطر جو تیار کیا جا سکتا ہے 200 ملی میٹر ہے۔
زون پگھلنے والے سنگل کرسٹل فرنس کے سامان کی مجموعی اونچائی نسبتاً زیادہ ہے، اور اوپری اور نچلے محور کا سٹروک نسبتاً لمبا ہے، اس لیے طویل سنگل کرسٹل سلاخوں کو اگایا جا سکتا ہے۔
3. ویفر پروسیسنگ اور سامان
کرسٹل راڈ کو ایک سلکان سبسٹریٹ بنانے کے لیے عمل کی ایک سیریز سے گزرنا پڑتا ہے جو سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کی ضروریات کو پورا کرتا ہے، یعنی ایک ویفر۔ پروسیسنگ کا بنیادی عمل ہے:
ٹمبلنگ، کاٹنا، سلائسنگ، ویفر اینیلنگ، چیمفرنگ، گرائنڈنگ، پالش، صفائی اور پیکیجنگ وغیرہ۔
3.1 ویفر اینیلنگ
پولی کرسٹل لائن سلکان اور زوکرالسکی سلکان کی تیاری کے عمل میں، سنگل کرسٹل سلکان میں آکسیجن ہوتی ہے۔ ایک مخصوص درجہ حرارت پر، سنگل کرسٹل سلکان میں آکسیجن الیکٹرانوں کو عطیہ کرے گی، اور آکسیجن آکسیجن عطیہ کرنے والوں میں تبدیل ہو جائے گی۔ یہ الیکٹران سلیکون ویفر میں موجود نجاست کے ساتھ مل جائیں گے اور سلیکون ویفر کی مزاحمت کو متاثر کریں گے۔
اینیلنگ فرنس: ایک بھٹی سے مراد ہے جو بھٹی میں درجہ حرارت کو ہائیڈروجن یا آرگن ماحول میں 1000-1200 ° C تک بڑھاتی ہے۔ گرم اور ٹھنڈا رکھنے سے، پالش سلیکون ویفر کی سطح کے قریب آکسیجن کو اتار چڑھاؤ اور اس کی سطح سے ہٹا دیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے آکسیجن تیز اور تہہ دار ہو جاتی ہے۔
عمل کا سامان جو سلیکون ویفرز کی سطح پر موجود مائیکرو نقائص کو تحلیل کرتا ہے، سلیکون ویفرز کی سطح کے قریب نجاست کی مقدار کو کم کرتا ہے، نقائص کو کم کرتا ہے، اور سلیکون ویفرز کی سطح پر نسبتاً صاف ستھرا علاقہ بناتا ہے۔
اینیلنگ فرنس کو اعلی درجہ حرارت کی وجہ سے اعلی درجہ حرارت والی بھٹی بھی کہا جاتا ہے۔ صنعت سلکان ویفر اینیلنگ کے عمل کو گیٹرنگ بھی کہتی ہے۔
سلکان ویفر اینیلنگ فرنس کو اس میں تقسیم کیا گیا ہے:
افقی اینیلنگ فرنس؛
عمودی اینیلنگ بھٹی؛
- تیزی سے اینیلنگ بھٹی۔
افقی اینیلنگ فرنس اور عمودی اینیلنگ فرنس کے درمیان بنیادی فرق رد عمل کے چیمبر کی ترتیب کی سمت ہے۔
افقی اینیلنگ فرنس کا ری ایکشن چیمبر افقی طور پر بنایا گیا ہے، اور سلکان ویفرز کا ایک بیچ ایک ہی وقت میں اینیلنگ کے لیے اینیلنگ فرنس کے ری ایکشن چیمبر میں لوڈ کیا جا سکتا ہے۔ اینیلنگ کا وقت عام طور پر 20 سے 30 منٹ ہوتا ہے، لیکن ری ایکشن چیمبر کو اینیلنگ کے عمل سے درکار درجہ حرارت تک پہنچنے کے لیے زیادہ گرم وقت درکار ہوتا ہے۔
عمودی اینیلنگ فرنس کا عمل اینیلنگ ٹریٹمنٹ کے لیے اینیلنگ فرنس کے ری ایکشن چیمبر میں سلکان ویفرز کے ایک بیچ کو بیک وقت لوڈ کرنے کا طریقہ بھی اپناتا ہے۔ رد عمل کے چیمبر میں عمودی ساخت کی ترتیب ہے، جو سلکان ویفرز کو کوارٹج کشتی میں افقی حالت میں رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔
ایک ہی وقت میں، چونکہ کوارٹج بوٹ مجموعی طور پر ری ایکشن چیمبر میں گھوم سکتی ہے، اس لیے ری ایکشن چیمبر کا اینیلنگ درجہ حرارت یکساں ہے، سلکان ویفر پر درجہ حرارت کی تقسیم یکساں ہے، اور اس میں بہترین اینیلنگ یکسانیت کی خصوصیات ہیں۔ تاہم، عمودی اینیلنگ فرنس کی پروسیسنگ لاگت افقی اینیلنگ فرنس سے زیادہ ہے۔
تیز رفتار اینیلنگ فرنس سلکان ویفر کو براہ راست گرم کرنے کے لیے ہالوجن ٹنگسٹن لیمپ کا استعمال کرتی ہے، جو 1 سے 250 ° C/s کی وسیع رینج میں تیز حرارت یا ٹھنڈک حاصل کر سکتی ہے۔ حرارتی یا کولنگ کی شرح روایتی اینیلنگ فرنس کے مقابلے میں تیز ہے۔ ری ایکشن چیمبر کے درجہ حرارت کو 1100 ° C سے اوپر گرم کرنے میں صرف چند سیکنڈ لگتے ہیں۔
————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera فراہم کر سکتے ہیںگریفائٹ حصوں،نرم/سخت محسوس ہوا۔،سلکان کاربائیڈ حصوں, سی وی ڈی سلکان کاربائیڈ پارٹس، اورSiC/TaC لیپت حصے30 دنوں میں مکمل سیمی کنڈکٹر عمل کے ساتھ۔
اگر آپ مندرجہ بالا سیمی کنڈکٹر مصنوعات میں دلچسپی رکھتے ہیں، براہ کرم پہلی بار ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔
ٹیلی فون: +86-13373889683
واٹس ایپ: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
پوسٹ ٹائم: اگست 26-2024