Szilícium ostya

A szilícium anyag szilárd anyag, amely bizonyos félvezető elektromos tulajdonságokkal és fizikai stabilitással rendelkezik, és hordozót biztosít a későbbi integrált áramkör gyártási folyamatához. A szilícium alapú integrált áramkörök kulcsfontosságú anyaga. A félvezető eszközök több mint 95%-a és az integrált áramkörök több mint 90%-a szilícium lapkán készül.

A különböző egykristály-tenyésztési módszerek szerint a szilícium egykristályokat két típusra osztják: Czochralski (CZ) és lebegő zóna (FZ). A szilícium lapkák nagyjából három kategóriába sorolhatók: polírozott lapkák, epitaxiális lapkák és szilícium-on-szigetelő (SOI).

Szilikon polírozó ostya

A szilikon polírozó ostya utal aszilícium ostyafelület polírozásával képződik. Ez egy 1 mm-nél kisebb vastagságú kerek ostya, amelyet egykristály rúd vágásával, csiszolásával, polírozásával, tisztításával és más eljárásokkal dolgoznak fel. Főleg integrált áramkörökben és diszkrét eszközökben használják, és fontos helyet foglal el a félvezetőipari láncban.

Ha az V csoport elemeit, például foszfort, antimont, arzént stb. szilícium egykristályokká adalékolják, N-típusú vezető anyagok képződnek; amikor a III. csoportba tartozó elemeket, például bórt szilíciummal adalékolják, P-típusú vezető anyagok képződnek. A szilícium egykristályok fajlagos ellenállását az adalékolt elemek mennyisége határozza meg. Minél nagyobb az adalékanyag mennyisége, annál kisebb az ellenállás. Az enyhén adalékolt szilícium polírozó ostyák általában 0,1 W·cm-nél nagyobb ellenállású szilícium polírozó lapkákra utalnak, amelyeket széles körben használnak nagyméretű integrált áramkörök és memóriák gyártásához; Az erősen adalékolt szilícium polírozó lapkák általában 0,1 W·cm-nél kisebb fajlagos ellenállású szilícium polírozó lapkákra utalnak, amelyeket általában epitaxiális szilícium lapkák hordozóanyagaként használnak, és széles körben használják félvezető tápegységek gyártásában.

Szilikon polírozó ostyákamelyek tiszta területet képeznek a felületenszilícium ostyákizzítás utáni hőkezelést szilícium lágyító ostyának nevezik. Általánosan használt hidrogénnel lágyító ostyák és argon lágyító ostyák. A 300 mm-es szilícium ostyák és néhány 200 mm-es szilícium lapka, amelyek magasabb követelményeket támasztanak, kétoldalas polírozási eljárást igényelnek. Ezért nehéz alkalmazni azt a külső getterezési technológiát, amely a szilíciumlapka hátoldalán keresztül vezeti be a getterezési központot. A belső getterelési eljárás, amely a lágyítási folyamatot használja a belső getterezési központ kialakítására, a nagy méretű szilíciumlapkák általános getterelési eljárásává vált. Az általános polírozott lapkákhoz képest a lágyított ostyák javíthatják az eszköz teljesítményét és növelhetik a hozamot, és széles körben használják digitális és analóg integrált áramkörök és memóriachipek gyártásában.

A zónaolvadásos egykristály-növekedés alapelve az, hogy az olvadék felületi feszültségére támaszkodva felfüggesztjük az olvadt zónát a polikristályos szilícium rúd és az alatta termesztett egykristály között, valamint tisztítjuk és növesztjük a szilícium egykristályokat az olvadt zóna felfelé mozgatásával. A zónaolvadású szilícium egykristályokat nem szennyezik a tégelyek, és nagy tisztaságúak. Alkalmasak N-típusú szilícium egykristályok (beleértve a neutrontranszmutációval adalékolt egykristályokat is) 200Ω·cm-nél nagyobb ellenállású és nagy ellenállású P-típusú szilícium egykristályok előállítására. A zónaolvadású szilícium egykristályokat főként nagyfeszültségű és nagy teljesítményű eszközök gyártásához használják.

Szilícium epitaxiális lapka

Szilícium epitaxiális lapkaA kifejezés olyan anyagra vonatkozik, amelyre egy vagy több réteg szilícium egykristályos vékonyréteget nevelnek gőzfázisú epitaxiális leválasztással egy hordozóra, és elsősorban különféle integrált áramkörök és különálló eszközök gyártására használják.

A fejlett CMOS integrált áramköri folyamatokban a kapu-oxid réteg integritásának javítása, a csatorna szivárgásának javítása és az integrált áramkörök megbízhatóságának növelése érdekében gyakran használnak szilícium epitaxiális lapkákat, azaz szilícium vékony filmréteget. enyhén adalékolt szilíciummal polírozott ostyán homogén epitaxiálisan növesztve, amivel elkerülhető a magas oxigéntartalom hiányossága és számos felületi hiba az általános szilíciummal polírozott lapkákon; míg az erősáramú integrált áramkörökhöz és különálló eszközökhöz használt szilícium epitaxiális lapkák esetében a nagy ellenállású epitaxiális réteget általában kis ellenállású szilícium hordozóra (erősen adalékolt szilícium polírozott lapkára) epitaxiálisan növesztik. Nagy teljesítményű és nagyfeszültségű alkalmazási környezetben a szilícium hordozó alacsony ellenállása csökkentheti a bekapcsolási ellenállást, a nagy ellenállású epitaxiális réteg pedig növelheti az eszköz áttörési feszültségét.

SOI szilícium ostya

SOI (Silicon-On-Insulator)szigetelőrétegen szilícium van. Ez egy "szendvics" szerkezet, felső szilíciumréteggel (Top Silicon), középső szilícium-dioxiddal eltemetett réteggel (BOX) és alatta szilíciumhordozó hordozóval (Handle). Az integrált áramkörök gyártásának új hordozóanyagaként a SOI fő előnye, hogy magas elektromos szigetelést tud elérni az oxidrétegen keresztül, ami hatékonyan csökkenti a szilíciumlapkák parazita kapacitását és szivárgását, ami elősegíti a nagy értékű szilíciumlapkák előállítását. sebességű, alacsony fogyasztású, nagy integrációjú és nagy megbízhatóságú ultra-nagyméretű integrált áramkörök, és széles körben használják nagyfeszültségű tápegységekben, optikai passzív eszközökben, MEMS-ekben és más területeken. A SOI anyagok előkészítési technológiája jelenleg elsősorban a kötési technológiát (BESOI), az intelligens sztrippelési technológiát (Smart-Cut), az oxigénion-implantációs technológiát (SIMOX), az oxigéninjekciós kötési technológiát (Simbond) stb. foglalja magában. A legáltalánosabb technológia az intelligens technológia. csupaszítási technológia.

SOI szilícium lapkáktovább osztható vékonyrétegű SOI szilícium lapkákra és vastagrétegű SOI szilícium lapkákra. A vékonyréteg felső szilícium vastagságaSOI szilícium lapkákkisebb, mint 1 um. Jelenleg a vékonyrétegű SOI szilícium lapkák piacának 95%-a 200 mm-es és 300 mm-es méretekben összpontosul, és piaci hajtóereje főként a nagy sebességű, alacsony fogyasztású termékekből származik, különösen a mikroprocesszoros alkalmazásokban. Például a fejlett, 28 nm alatti folyamatokban a teljesen kimerült szilícium a szigetelőn (FD-SOI) nyilvánvaló teljesítményelőnyökkel rendelkezik: alacsony energiafogyasztás, sugárvédelem és magas hőmérséklet-állóság. A SOI-megoldások használata ugyanakkor nagyban csökkentheti a gyártási folyamatot. A vastagrétegű SOI szilícium lapkák felső szilíciumvastagsága nagyobb, mint 1 um, az eltemetett réteg vastagsága pedig 0,5-4 um. Főleg teljesítmény-eszközökben és MEMS-mezőkben használják, különösen az ipari vezérlésben, az autóelektronikában, a vezeték nélküli kommunikációban stb., és általában 150 mm-es és 200 mm-es átmérőjű termékeket használnak.