Előállítás lépései
Szilícium polikristály[3] előállítása
Kristályhúzás
Egykristály felületének csiszolása
Szeletelés
Élek lekerekítése
Szeletek simítása
Polírozás
Szeletek tisztítása
Lézeres felületvizsgálás
Epitaxiális rétegnövesztés

Polikristály előállítása
Kvarckristályból állítják elő (kvarchomok)
A kvarcot megolvasztják ívkemencében (1900°C)
Eltávolítják az olvadékból a szilíciumot
A keletkező anyagot oxigén-kloriddal oxidálják
Újra tisztítják: 99% tiszta szilícium keletkezik
Ezután a szilíciumot hidrogén-kloriddal reagáltatják egy réz tartalmú katalizátor segítségével
        – Triklór-szilánt[4] állítanak elő
Desztillációval tisztítják
A triklór-szilán magas hőmérsékleten (1100°C-on) reakcióba lép a hidrogénnel
Nagy tisztaságú szilícium redukálódik
Ebben a szilíciumban kevesebb, mint 1 ppm[5] a szennyeződés  

Egykristály húzása
Poliszilíciumból és adalékanyagból (arzén, bór, foszfor antimon)
Szilícium tisztítása és hőkezelése
Kemence melegítése és forgatása
Egykristály segítségével húzzák
Olvadék hőmérséklete és húzás sebességével állítják be a kívánt átmérőt
Számítógép vezérelt folyamat

A felület csiszolása
A húzás után a tömb felülete egyenetlen
A tömb felületét teljesen simára csiszolják
Mechanikus eszterga segítségével
Ezzel biztosítva az állandó átmérőt

Szeletelés
Lehet:
        – Vágólappal (a lap belső élével) vagy
        – Huzalos szeletelővel
A tömb végéről a kúpok eltávolítása
       –  Belső átmérős szeletelővel
        – A levágott végeket újrahasznosítják
Egész tömböt több kisebb darabra vágják
Minőség ellenőrzés és teszt
        – Ellenállás, tömbi hibák
        – Röntgenes vizsgálat
        – Kristálytani orientáció ellenőrzése
Tömb bevonása szénblokkoló epoxigyantával[6]
A szilícium lapok szeletelése
        – Huzalos szeletelővel
        – Gyorsabb
        – Ultra vékony szeletelő huzal
        – Csiszolóanyagot tartalmazó keverékkel locsoljuk
Kémiai fürdő         – Csiszolóanyag eltávolítása miatt
 
Élek lekerekítése
Csiszolás után a szelet széle éles és törékeny
Letörhet, megrepedhet a szelet
A további folyamatok során problémát okozhat
Lekerekítik a szeletek szélét
A szeleteket lézerrel megjelölik

Szeletek simítása
A szeletek felülete nem teljesen sima
A simításnál eltávolítják a szeletek felületéről a kitüremkedő részeket
Csiszoló paszta használata
A szelet felülete teljesen simává válik
Eltávolítja a szeleteléskor keletkező hibákat az alsó és felső oldalról is
A szeleteket ezután megmarják
        – Eltávolítja a simítás után fennmaradó hibahelyeket
        – Különböző összetételű kémiai fürdőkbe mártják a szeleteket
        – Tisztítja szelet felületét és csökkenti a felületi hibák számát
        – Eltávolítja a szeleten maradó csiszoló pasztát
A simítás után minden szeletet megvizsgálnak
        – Mechanikai tulajdonságokat

Polírozás
Több lépéses automatizált folyamat

Ultra finom csiszoló pasztát használnak
Az egymással szembelévő csiszoló felületek ellentétes irányba forognak
Vegyi-mechanikai polírozási eljárás
1960-as években fejlesztették ki
 
Szeletek tisztítása
Merítő fürdős tisztítás
        – Eltávolítja a fennmaradó polírozó iszapot, viaszt és a nagyobb szennyeződéseket
Szelet tiszta térbe kerül
Újabb vegyi tisztítási fürdők
       – Fürdők összetétele, hőmérséklete számítógéppel vezérelt
        – Monitorozzák a tisztítás lépéseit
 
Lézeres felületvizsgálat
A szeletek elkészítése után megvizsgálják a felületüket
A szeleteket a legújabb lézeres felületvizsgáló berendezésekkel letapogatják
Ellenőrzik a felület simaságát
        – Bármilyen részecske található a lézer felületén az szórja a beeső lézer sugarát
        – A visszavert fény mérésével feltérképezhető a szelet felületén lévő részecskék mérete, száma és elhelyezkedése

Epitaxiális rétegnövesztés[7]
A tiszta szeletek átkerülnek az epitaxiális rétegnövesztő kályhába
Vékony, ultra tiszta réteget alakítanak ki a felületen
Triklór-szilánt juttatnak a kályhába nagy nyomáson
A szilíciumatomok a felület tetején kiválnak

Epitaxiális réteg
Különböző elektromos tulajdonságú rétegeket alakíthatunk ki
Kevés a hibahely a leválasztott rétegben
Javul a gyártott eszközök kihozatali aránya
Nő a technológiai megbízhatóság
 
Szilíciumszelet átmérőjének változása
1975: 100 mm
1980: 150 mm
1991: 200 mm
2001: 300 mm
2010: 450 mm

Szilícium szelet vizsgálata
Érintésmentes vizsgálat
Minél több tulajdonság vizsgálata érintésmentesen
Például:
        – Töltéshordozók élettartama
        – Adalékolás mértéke, ellenállás, adalék típusa: örvényáramú méréssel fajlagos ellenállás térkép,
        – Szeletvastagság térképezése kapacitív érzékelővel
        – Kristálytani orientáció
        – Szennyeződések, hibahelyek
        – Diffúziós hossz: felületi fotofeszültség (SPV) mérése

 

[1] Vegytiszta kristály.
[2] Intrinszik szilíciumkristály előállítása: forrás Pálfi Zoltán BME, Elektronikus Eszközök Tanszék
[3] Mikroszkopikus egykristály darabkákból felépülő kristály.
[4] HSiCl3
[5] Part per million – az egész milliomod része
[6] Sűrű térhálós polimerek egyike. Hőre keményedő műgyanta. Epoxid (etilén-oxid): két szénatom és egy oxigénatom alkotta háromtagú gyűrű. Összegképlet: C2H4O
[7] Az epitaxiális réteg (növesztett réteg) úgy épül fel a hordozó felületén, hogy annak kristályszerkezetét követi. Az egykristályos hordozón egykristályos epitaxiális réteg keletkezik.