زوکرالسکی طریقہ

ویفرزکرسٹل کی سلاخوں سے کٹے ہوئے ہیں، جو پولی کرسٹل لائن اور خالص انڈوپڈ اندرونی مواد سے تیار ہوتے ہیں۔ پولی کرسٹل لائن مواد کو پگھلنے اور دوبارہ تشکیل دینے کے ذریعے سنگل کرسٹل میں تبدیل کرنے کے عمل کو کرسٹل گروتھ کہا جاتا ہے۔ فی الحال، اس عمل کے لیے دو اہم طریقے استعمال کیے جاتے ہیں: Czochralski طریقہ اور زون پگھلنے کا طریقہ۔ ان میں سے، Czochralski طریقہ (اکثر CZ طریقہ کے طور پر کہا جاتا ہے) پگھلنے سے سنگل کرسٹل اگانے کے لیے سب سے اہم ہے۔ درحقیقت، 85 فیصد سے زیادہ سنگل کرسٹل سلکان Czochralski طریقہ استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جاتا ہے۔

Czochralski کے طریقہ کار میں اعلی پاکیزگی والے پولی کرسٹل لائن سلیکون مواد کو گرم کرنا اور پگھلانا شامل ہوتا ہے جس میں ہائی ویکیوم یا ایک غیر فعال گیس کے ماحول کے تحت مائع حالت میں ہوتا ہے، جس کے بعد سنگل کرسٹل سلیکون کی تشکیل کے لیے دوبارہ کرسٹلائزیشن ہوتی ہے۔ اس عمل کے لیے ضروری سامان میں ایک Czochralski سنگل کرسٹل فرنس شامل ہے، جس میں فرنس باڈی، ایک مکینیکل ٹرانسمیشن سسٹم، ٹمپریچر کنٹرول سسٹم، اور گیس ٹرانسمیشن سسٹم ہوتا ہے۔ فرنس کا ڈیزائن درجہ حرارت کی یکساں تقسیم اور گرمی کی موثر کھپت کو یقینی بناتا ہے۔ مکینیکل ٹرانسمیشن سسٹم کروسیبل اور سیڈ کرسٹل کی نقل و حرکت کا انتظام کرتا ہے، جبکہ ہیٹنگ سسٹم ہائی فریکوئنسی کوائل یا مزاحمتی ہیٹر کا استعمال کرتے ہوئے پولی سیلیکون کو پگھلاتا ہے۔ گیس ٹرانسمیشن سسٹم ویکیوم بنانے اور سیلیکون محلول کے آکسیڈیشن کو روکنے کے لیے چیمبر کو غیر فعال گیس سے بھرنے کا ذمہ دار ہے، جس میں 5 Torr سے نیچے مطلوبہ ویکیوم لیول اور کم از کم 99.9999% کی غیر فعال گیس کی پاکیزگی ہوتی ہے۔

کرسٹل راڈ کی پاکیزگی اہم ہے، کیونکہ یہ نتیجے میں آنے والے ویفر کے معیار کو نمایاں طور پر متاثر کرتی ہے۔ لہذا، سنگل کرسٹل کی ترقی کے دوران اعلی طہارت کو برقرار رکھنا ضروری ہے.

کرسٹل کی نمو میں ایک مخصوص کرسٹل واقفیت کے ساتھ سنگل کرسٹل سلیکون کا استعمال شامل ہوتا ہے جس میں سلیکون انگوٹ کی کاشت کے لیے ابتدائی بیج کرسٹل ہوتا ہے۔ نتیجے میں سلکان پنڈ بیج کرسٹل کی ساختی خصوصیات (کرسٹل واقفیت) کو "وراثت میں" ملے گا۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ پگھلا ہوا سلکان بیج کرسٹل کے کرسٹل ڈھانچے کی درست طریقے سے پیروی کرتا ہے اور بتدریج ایک بڑے سنگل کرسٹل سلیکون پنڈ میں پھیلتا ہے، پگھلے ہوئے سلیکون اور سنگل کرسٹل سلکان سیڈ کرسٹل کے درمیان رابطے کے انٹرفیس کے حالات کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔ اس عمل کو Czochralski (CZ) سنگل کرسٹل گروتھ فرنس کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے۔

CZ طریقہ کے ذریعے سنگل کرسٹل سلکان کو اگانے کے اہم اقدامات درج ذیل ہیں:

تیاری کا مرحلہ:

1. اعلی پاکیزگی والے پولی کرسٹل لائن سلیکون سے شروع کریں، پھر ہائیڈرو فلورک ایسڈ اور نائٹرک ایسڈ کے مخلوط محلول کا استعمال کرکے اسے کچل کر صاف کریں۔

2. بیج کرسٹل کو پالش کریں، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ اس کا رخ سنگل کرسٹل سلیکون کی مطلوبہ نشوونما کی سمت سے میل کھاتا ہے اور یہ نقائص سے پاک ہے۔ کسی بھی خامی کو بڑھتے ہوئے کرسٹل کے ذریعہ "وراثت میں" ملے گا۔

3. بڑھتے ہوئے کرسٹل کی چالکتا کی قسم (یا تو N-type یا P-type) کو کنٹرول کرنے کے لیے کروسیبل میں شامل کی جانے والی نجاست کو منتخب کریں۔

4. تمام صاف شدہ مواد کو اعلیٰ پاکیزگی والے ڈیونائزڈ پانی سے غیر جانبدار ہونے تک دھولیں، پھر انہیں خشک کریں۔

بھٹی لوڈ کرنا:

1. پسے ہوئے پولی سیلیکون کو کوارٹج کروسیبل میں رکھیں، سیڈ کرسٹل کو محفوظ کریں، اسے ڈھانپیں، بھٹی کو خالی کریں، اور اسے غیر فعال گیس سے بھر دیں۔

پولی سلیکون کو گرم اور پگھلنا:

1. غیر فعال گیس سے بھرنے کے بعد، پولی سیلیکون کو کروسیبل میں گرم کریں اور پگھلائیں، عام طور پر تقریباً 1420 °C کے درجہ حرارت پر۔

بڑھنے کا مرحلہ:

1. اس مرحلے کو "بوائی" کہا جاتا ہے۔ درجہ حرارت کو 1420 ° C سے تھوڑا سا نیچے کریں تاکہ بیج کا کرسٹل مائع کی سطح سے چند ملی میٹر اوپر کھڑا ہو۔

2. پگھلے ہوئے سلکان اور بیج کرسٹل کے درمیان تھرمل توازن حاصل کرنے کے لیے بیج کرسٹل کو تقریباً 2-3 منٹ کے لیے پہلے سے گرم کریں۔

3. پہلے سے گرم کرنے کے بعد، بیج کے کرسٹل کو پگھلی ہوئی سلیکون سطح کے ساتھ رابطے میں لائیں تاکہ بوائی کا عمل مکمل ہو۔

گردن لگانے کا مرحلہ:

1. بیجائی کے مرحلے کے بعد، درجہ حرارت میں بتدریج اضافہ کریں جب کہ بیج کا کرسٹل گھومنا شروع کر دیتا ہے اور آہستہ آہستہ اوپر کی طرف کھینچا جاتا ہے، جس سے تقریباً 0.5 سے 0.7 سینٹی میٹر قطر کا ایک چھوٹا واحد کرسٹل بنتا ہے، جو ابتدائی بیج کے کرسٹل سے چھوٹا ہوتا ہے۔

2. اس گردن کے مرحلے کے دوران بنیادی مقصد بیج کے کرسٹل میں موجود کسی بھی نقائص کے ساتھ ساتھ کسی بھی نئے نقائص کو ختم کرنا ہے جو بوائی کے عمل کے دوران درجہ حرارت کے اتار چڑھاو سے پیدا ہو سکتے ہیں۔ اگرچہ اس مرحلے کے دوران کھینچنے کی رفتار نسبتاً تیز ہے، لیکن ضرورت سے زیادہ تیز رفتاری سے بچنے کے لیے اسے مناسب حدوں کے اندر برقرار رکھا جانا چاہیے۔

کندھے اٹھانے کا مرحلہ:

1. گردن مکمل ہونے کے بعد، کھینچنے کی رفتار کو کم کریں اور درجہ حرارت کو کم کریں تاکہ کرسٹل کو بتدریج مطلوبہ قطر حاصل کر سکے۔

2. کرسٹل کی یکساں اور مستحکم نشوونما کو یقینی بنانے کے لیے کندھوں کے اس عمل کے دوران درجہ حرارت اور کھینچنے کی رفتار کا محتاط کنٹرول ضروری ہے۔

مساوی قطر کی ترقی کا مرحلہ:

1. جیسے جیسے کندھوں کا عمل مکمل ہونے کے قریب ہے، قطر میں یکساں ترقی کو یقینی بنانے کے لیے درجہ حرارت کو آہستہ آہستہ بڑھائیں اور مستحکم کریں۔

2. اس مرحلے میں سنگل کرسٹل کی یکسانیت اور مستقل مزاجی کی ضمانت کے لیے کھینچنے کی رفتار اور درجہ حرارت کے سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

تکمیلی مرحلہ:

1. جیسے جیسے سنگل کرسٹل کی نمو تکمیل کے قریب پہنچتی ہے، درجہ حرارت کو اعتدال سے بڑھائیں اور کرسٹل راڈ کے قطر کو ایک نقطہ میں بتدریج کم کرنے کے لیے کھینچنے کی شرح کو تیز کریں۔

2. یہ ٹیپرنگ ان نقائص کو روکنے میں مدد کرتا ہے جو درجہ حرارت میں اچانک کمی سے پیدا ہو سکتے ہیں جب کرسٹل راڈ پگھلی ہوئی حالت سے باہر نکلتا ہے، اس طرح کرسٹل کے مجموعی اعلیٰ معیار کو یقینی بناتا ہے۔

سنگل کرسٹل کی براہ راست کھینچنے کے بعد، ویفر کا خام مال کرسٹل راڈ حاصل کیا جاتا ہے۔ کرسٹل راڈ کو کاٹ کر، سب سے اصلی ویفر حاصل کیا جاتا ہے۔ تاہم، اس وقت ویفر کو براہ راست استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ قابل استعمال ویفرز حاصل کرنے کے لیے، بعد میں کچھ پیچیدہ آپریشن جیسے پالش، صفائی، پتلی فلم جمع کرنا، اینیلنگ وغیرہ کی ضرورت ہوتی ہے۔

Semicorex اعلیٰ معیار کی پیشکش کرتا ہے۔سیمی کنڈکٹر ویفرز. اگر آپ کی کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔

فون نمبر +86-13567891907 سے رابطہ کریں۔

ای میل: sales@semicorex.com