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ウェーハが半導体産業の基盤である理由

发布日期:2020-02-25

半導体ニュースでは、8インチや12インチなど、サイズでマークされたファブが常に言及されていますしかし、ファブはいわゆるウェーハとは何ですか? 8インチとはどういう意味ですか?大型のウェーハを作るのは難しいですか?次の東莞建門化学は、半導体の最も重要な基盤である「ウェーハ」を徐々に紹介します。

1.ウェーハとは

ウェーハは、さまざまなコンピュータチップを製造するための基盤です。チップ製造と、レゴレンガで家を建てるのを比較できます。レイヤーをレイヤーごとに積み重ねることで、目的の形状(つまり、あらゆる種類のチップ)を完成させることができます。しかし、基礎がしっかりしていないと、建てられた家が曲がってしまい、思い通りにはいきません完璧な家を作るには、安定した下地が必要です。チップ製造の場合、この基板は次に説明するウェーハです。

レゴブリックウェーハ

私がレゴのレンガで遊ぶ子供だったとき、レンガの表面に小さな丸い突起があることを思い出してください。この構造では、接着剤なしで2つのブロックを積み重ねることができます。チップ製造では、同様に、後で追加された原子と基板が一緒に固定されます。したがって、その後の製造に必要な条件を満たすために、表面がきれいな基板を見つける必要があります。固体材料の中には、特殊な結晶構造-単結晶(単結晶)があります。原子が密に並べられており、平坦な原子表面層を形成できるという特徴があります。したがって、ウェーハとして単結晶を使用すると、上記の要件を満たすことができます。しかし、そのような材料を製造する方法には、2つの主要なステップ、すなわち精製と結晶引き上げがあり、その後、そのような材料を完成させることができます。

2.単結晶ウェーハの製造方法

精製は2つの段階に分かれています。最初のステップは冶金学的精製です。このプロセスは主に炭素を酸化還元に追加することですその方法は、酸化シリコンを純度98%以上のシリコンに変換することです。鉄や銅などのほとんどの金属は精製され、この方法で十分な純度の金属が得られます。しかし、98%はまだチップ製造には不十分であり、さらに改善が必要です。そのため、シーメンスプロセス(Siemensprocess)を用いて精製することにより、半導体プロセスに必要な高純度のポリシリコンが得られます。

単結晶ウェーハ製造ステップ

次に、クリスタルを引き上げるステップです。まず、上記で得られた高純度ポリシリコンを溶融して液体シリコンを形成する。その後、単結晶シリコンシードを液面に接触させ、回転させながらゆっくり引き上げます。なぜ単結晶シリコンが必要なのかというと、シリコン原子の並び方は人が並ぶのと同じなので、後の人に正しく並び替えるのが一番です。シリコンは重要な見出しなので、後の原子が並び方を知ることができます。最後に、液体表面を離れるシリコン原子が固化した後、きちんと配置された単結晶シリコンピラーが完成します。

3.単結晶シリコン柱(原因: ウィキペディア)

しかし、8インチと12インチは何を表していますか?実際には、上の図の鉛筆の樽のように見える部分の直径である結晶柱を指します。大型ウェーハの難しさは?先に述べたように、結晶柱を作るプロセスは、回転しながら形成するマシュマロを作るようなものです。マシュマロを作った場合、大きくて固いマシュマロを作るのは非常に難しいことを知っておく必要があります。結晶を引き上げるプロセスは同じです。回転速度と温度制御は、結晶カラムの品質に影響を与えます。したがって、サイズが大きいほど、結晶引き上げの速度と温度の要件が高くなるため、8インチウェーハよりも高品質の12インチウェーハを製造することが難しくなります。

単結晶シリコンピラー

シリコンピラー全体をチップ製造用基板にすることができないのです。シリコンウェーハを製造するには、次に、シリコン結晶柱を横方向にウェーハに切断するためにシリコンナイフが必要です。その後、ウェーハを研磨して、チップ製造に必要なシリコンウェーハを形成できます。このように多くのステップを経て、チップ基板の製造が完了します。
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