باعتبارنا شركة مصنعة لرقائق السيليكون، فإننا نتلقى أسئلة كثيرة عن العملية الرائعة التي يتم من خلالها تحويل الرمال الخام إلى أقراص نقية للغاية تشبه المرآة تعمل على تشغيل جميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة. إليكم نظرة متعمقة حول كيفية إنشائنا لأساس صناعة أشباه الموصلات.

المرحلة الأولى: من الرمل إلى السيليكون عالي الجودة

1.1 تنقية السيليكون

تبدأ الرحلة بالأشياء العادية رمل الكوارتزيت (sio₂) يتم استخراجه من مواقع مختارة في جميع أنحاء العالم. من خلال عملية تنقية متعددة الخطوات:

• التخفيض الكربوني الحراري: sand is mixed with carbon and heated to 2000°c in arc furnaces, producing 98% pure metallurgical-grade silicon (mgs)

• الهيدروكلورة: يتفاعل mgs مع كلوريد الهيدروجين لتكوين ثلاثي كلورو السيلان (hsicl₃)

• التقطير:تعمل أبراج التقطير المتعددة على إزالة الشوائب مثل البورون والفوسفور

• عملية سيمنز: high-purity trichlorosilane is decomposed at 1100°c onto ultra-pure silicon rods, creating electronic-grade silicon (egs) with 99.9999999% purity ("9n")

1.2 نمو السبائك

هناك طريقتان أساسيتان لإنشاء سبائك السيليكون أحادية البلورة:

طريقة czochralski (cz) (80% من الرقائق)

• يتم صهر البيض في بوتقة كوارتز عند درجة حرارة 1420 درجة مئوية

• يتم غمس بلورة بذرة في المصهور وسحبها ببطء (1-100 مم / دقيقة) أثناء الدوران

• التحكم الدقيق في تدرجات درجات الحرارة يؤدي إلى إنشاء بلورات مفردة مثالية

• تتم عملية التنشيط عن طريق إضافة كميات محددة من البورون (النوع p) أو الفوسفور (النوع n)

طريقة منطقة التعويم (fz) (للرقائق عالية المقاومة)

• قضيب متعدد البلورات يتم تنقيته باستخدام تسخين الترددات الراديوية

• ينتج بلورات ذات محتوى أكسجين أقل من cz

المرحلة الثانية: معالجة السبائك

2.1 توحيد القطر

يتم طحن السبائك وفقًا للأقطار الدقيقة:

• 150 مم (6 بوصة)، 200 مم (8 بوصة)، 300 مم (12 بوصة) - مع 450 مم قيد التطوير

• تحافظ أنظمة القياس بالليزر لدينا على تفاوت ±0.1 مم

2.2 مسطحات/شقوق التوجيه

• primary flat indicates crystal orientation (typically <110>)

• يشير المسطح الثانوي إلى نوع المنشطات

• على رقائق 300 مم، يتم استبدال الشقوق بالشقق من أجل كفاءة المساحة

2.3 اختبار المقاومة

التحقق من قياسات المسبار رباعي النقاط:

• نوع p: 1-100 أوم-سم

• نوع n: 0.001-100 أوم-سم

المرحلة 3: تقطيع الرقاقة

3.1 تكنولوجيا المنشار السلكي

• أسلاك مطلية بالماس (قطرها 0.1 مم) في عجينة مقطوعة بأكثر من 300 رقاقة في وقت واحد

• سرعات القطع تصل إلى 2 مم/دقيقة مع <25µm thickness variation

• kerf loss reduced to 150µm through advanced wire guides

3.2 edge grinding

• precision grinding creates rounded edges to:

• prevent chipping

• reduce stress concentrations

• improve photoresist coating uniformity

stage 4: surface preparation

4.1 lapping & etching

• double-side lapping achieves <1µm flatness

• acidic (hno₃/hf) or alkaline (koh) etching removes 20-50µm of damaged silicon

4.2 polishing

• chemical-mechanical planarization (cmp) using:

• colloidal silica slurry (ph 10-11)

• polyurethane polishing pads

• downforce of 3-7 psi

• achieves surface roughness <0.2nm rms

4.3 cleaning

sc1/sc2 rca cleaning removes:

• organic contaminants (h₂o₂/nh₄oh)

• metallic impurities (h₂o₂/hcl)

• particles down to <10/nm @ 45nm size

stage 5: metrology & packaging

5.1 quality control

• thickness: laser gauges measure to ±0.25µm

• flatness: capacitive sensors detect <0.3µm ttv

• surface defects: dark-field scanners detect >0.12µm particles

• crystal defects: x-ray topography identifies dislocations

5.2 packaging

• class 1 cleanroom environment

• vacuum-sealed cassettes with nitrogen purge

• shipping containers with <1 ppm oxygen

technical specifications comparison

(*for typical 10mm² die)

future innovations

our r&d focuses on:

• 450mm wafer transition (40% more die/wafer)

• epitaxial growth with <0.5% thickness variation

• soi wafers with 25nm buried oxide layers

• patterned wafers with embedded nanostructures

silicon wafers remain the most precisely engineered materials in human history - with over 200 controlled parameters in their manufacture. as we push toward atomic-level perfection, these crystalline foundations will continue enabling smaller, faster, and more efficient electronics for decades to come.