תהליך ייצור פרוסות סיליקון

1. מיצוי וטיהור סיליקון:

פרוסות סיליקון מתחילות את חייהם כסיליקון גולמי, המופק מקוורציט, צורה של סלע אבן חול קוורץ. הסיליקון מטוהר בתהליך הכולל חימום עם פחמן בכבשן חשמלי. תהליך זה, המכונה הפחתת פחמימות, מייצר סיליקון מתכות.

2. חידוד לדרגה אלקטרונית:

כדי להשיג את הטוהר הנדרש ליישומי מוליכים למחצה, הסיליקון בדרגת מתכות עובר עידון נוסף באמצעות תהליך כימי המכונה תהליך סימנס. תהליך זה הופך את הסיליקון לצורת פוליסיליקון בטוהר גבוה, ומבטל זיהומים כגון ברזל, אלומיניום ובורון.

3. התכה וצמיחת קריסטל:

הפוליסיליקון המטוהר מותך בכור היתוך קוורץ בטמפרטורות העולה על 1400 מעלות. גביש זרע קטן מכוון מדויק של סיליקון טובלים בסיליקון המותך. כיוון גביש הזרע מסייע בהנחיית הצמיחה של גביש סיליקון בעל כיוון גבישי ספציפי.

4. תהליך צ'וקרלסקי:

השיטה הנפוצה ביותר לגידול סיליקון חד גביש היא תהליך צ'וקרלסקי. גביש הזרע, המחובר למוט, נסוג באיטיות ומסתובב מההמסה. כאשר הוא נסוג, הסיליקון מתגבש על הזרע ויוצר גביש בודד גלילי.

5. סמים:

במהלך תהליך הגדילה, ניתן להוסיף זיהומים ספציפיים, הידועים כחומרים דומים (כמו בורון, זרחן או ארסן), כדי לשנות את התכונות החשמליות של הסיליקון, ולהפוך אותו למוליך למחצה מסוג p או מסוג n.

6. חיתוך המטיל לפרוסות:

לאחר שמטיל הסיליקון הקריסטל היחיד גדל, הוא נחתך לדיסקים דקות באמצעות מסור יהלום. דיסקים אלה הם פרוסות הסיליקון. עובי כל רקיק הוא בדרך כלל כ-1 מ"מ.

7. מֵרוּט:

לאחר מכן מלוטשים את הפרוסים ליצירת משטח חלק ונטול פגמים. שלב זה הוא קריטי מכיוון שכל פגמי פני השטח יכולים להשפיע על הביצועים של התקני מוליכים למחצה העשויים מהוופלים.

8. ניקוי:

לאחר הליטוש, פרוסים עוברים תהליכי ניקוי קפדניים כדי להסיר את כל זיהומי פני השטח והחלקיקים. שלב זה כולל לרוב סבבים מרובים של תחריט ושטיפה.

9. בדיקה ובדיקה:

לבסוף, כל רקיק נבדק ונבדק לאיכות וטוהר. נעשה שימוש בציוד מטרולוגיה מתקדם כדי להבטיח שכל פרוס עומד בתקנים המחמירים הנדרשים לייצור מוליכים למחצה.