بافت سازی
بخش تولید مخمل (شامل 6 خط) شامل ماژول هایی مانند پیش تمیز کردن، شستشو با آب خالص قبل از تولید مخمل، تولید مخمل * 3، شستشو با آب خالص پس از تولید مخمل، پس تمیز کردن، شستشو با آب خالص پس از تمیز کردن، شستشو با اسید، خالص شستشو با آب پس از اسید شویی، آهسته کشش و پیش از آبگیری و خشک کردن * 5. روش تولید مخملی این پروژه اتخاذ می شود. تولید خودکار مخملی، و کل فرآیند عملیات به طور خودکار انجام می شود. ویفرهای سیلیکونی از قبل تمیز شده توسط یک بازوی نوار نقاله به منطقه تغذیه دستگاه مخمل فرستاده می شود. ویفرهای سیلیکونی از مخازن مختلف خوردگی و تمیز کردن در دستگاه مخمل بسته اتوماتیک از طریق غلتک ها عبور می کنند. این تجهیزات به طور خودکار پر کردن اسید، قلیایی و آب خالص را در هر ماژول کنترل می کند. اسید و قلیایی موجود در مخازن از طریق خطوط لوله به داخل پمپ می شود و فاضلاب در مخازن به طور منظم تخلیه می شود (با یک مخزن 720 لیتری که هر 48 ساعت یکبار تعویض می شود).
1) قبل از تمیز کردن
هدف قبل از تمیز کردن: برای حذف ناخالصی ها (ناخالصی های آلی و فلزی و غیره) چسبیده به سطح ویفرهای سیلیکونی از محلول NaOH و محلول H2O2 استفاده می شود.
ویفرهای سیلیکونی بارگیری شده را به ترتیب در یک مخزن پیش تمیز کردن فرو کنید، آب خالص را به مخزن اضافه کنید و مقدار مناسبی از محلول NaOH یا محلول تمیز کننده را با توجه به نسبت اضافه کنید (غلظت مخلوط NaOH انتظار می رود 0 باشد). 6٪، غلظت H2O2 انتظار می رود 1.5٪، به طور خودکار اضافه شود) برای تمیز کردن در دمای بالا (60 درجه). قبل از تمیز کردن از تمیز کردن اولتراسونیک استفاده می کند. تمیز کردن آب خالص را پس از تمیز کردن قبل انجام دهید. تمیز کردن آب خالص تماماً تمیز کردن غوطه وری سرریز است که در دمای اتاق انجام می شود.
واکنش‌های شیمیایی که در طول فرآیند تمیز کردن قبل رخ می‌دهد به شرح زیر است:
Si{0}}NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
2) مخمل قلیایی
هدف: انجام اچ ناهمسانگرد سطح سیلیکون با محلول قلیایی، تشکیل یک هرم به اندازه 5um بر روی سطح. سطح هرم دارای اثرات عالی به دام انداختن نور و ضد انعکاس (10%) است. مخمل قلیایی از محلول NaOH و افزودنی های مخملی استفاده می کند.
افزودن مقدار مناسب محلول NaOH و افزودنی مخملی (غلظت محلول NaOH حدود {{0}}.6٪، غلظت افزودنی مخملی حدود 0.4%) به مخزن مخملی قلیایی می تواند کشش سطحی ویفرهای سیلیکونی را کاهش دهد. بهبود اثر خیس شدن بین ویفرهای سیلیکونی و مایع NaOH، ترویج انتشار حباب های هیدروژن، افزایش ناهمسانگردی خوردگی، ایجاد هرم یکنواخت تر و سازگارتر است و اثر تولید مخمل را بهبود می بخشد. فرآیند واکنش شیمیایی برای تشکیل جیر به شرح زیر است:
Si{0}}NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
دمای کار مخزن مخمل قلیایی 82 درجه است و زمان مخمل قلیایی در 420 ثانیه کنترل می شود.
3) پس از تمیز کردن
پس از عملیات مخملی قلیایی، ویفر سیلیکونی وارد مخزن تمیزکننده می شود تا مواد آلی باقیمانده را حذف کند و از تمیزی سطح ویفر سیلیکونی اطمینان حاصل کند، در نتیجه راندمان تبدیل باتری را تا حدی بهبود می بخشد. ویفرهای سیلیکونی بارگیری شده را برای تمیز کردن غوطه ور کنید، آب خالص را به مخزن اضافه کنید و مقدار مناسب محلول NaOH یا محلول تمیز کننده اضافه کنید (انتظار می رود غلظت NaOH 0.6٪، غلظت H2O2 1.5٪ باشد. ) با توجه به نسبت تمیز کردن در دمای بالا (60 درجه). بعد از تمیز کردن با آب خالص تمیز کنید. تمیز کردن آب خالص تمام تمیز کردن غوطه وری سرریز است که در دمای اتاق انجام می شود.
4) اسید شویی
پس از تمیز کردن، باید از محلول اسید رقیق (3.15% HCl و 7.1% HF) برای تمیز کردن با خلوص بالا استفاده شود. عملکرد HCl خنثی کردن NaOH باقیمانده است، در حالی که عملکرد HF حذف لایه اکسید روی سطح ویفر سیلیکونی است که آن را آبگریزتر می کند و کمپلکس سیلیکونی H2SiF6 را تشکیل می دهد. از طریق کمپلکس شدن با یون‌های فلزی، یون‌های فلزی از سطح ویفر سیلیکونی جدا می‌شوند و محتوای یون فلزی را کاهش می‌دهند و برای پیوند انتشار آماده می‌شوند. بعد از اسیدشویی با آب خالص تمیز کنید.
واکنش های شیمیایی که در طی فرآیند ترشی رخ می دهد به شرح زیر است:
HCl+NaOH=NaCl+H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
دمای کار مخزن ترشی در دمای اتاق است و زمان ترشی 120 ثانیه کنترل می شود.
5) کشش آهسته قبل از کم آبی بدن
هدف: قبل از آبگیری سطح ویفرهای سیلیکونی کریستالی معمولاً به عنوان آخرین مرحله در فرآیند تمیز کردن آب خالص استفاده می شود.
ویفر سیلیکونی کریستالی را که با آب خالص تمیز شده است به یک شیار با کشش آهسته منتقل کنید. ویفر سیلیکونی ابتدا در آب خالص فرو می رود و کاملاً غوطه ور می شود. سپس توسط یک بازوی روباتیک و یک سبد به آرامی به سمت بالا کشیده می شود و کشش سطحی می تواند لایه آب روی ویفر سیلیکونی را به سمت پایین بکشد.
شیار آهسته کشش متشکل از یک شیار تمیزکننده و مکانیزم کشش آهسته است و نیمه بسته است. یک دریچه سرریز دندانه دار در مخزن تمیز کردن وجود دارد و آب تمیز به طور مداوم فاضلاب مخزن تمیز کننده را در حین کار شستشو می دهد و کیفیت آب مخزن تمیز کردن را تمیز نگه می دارد و به اثر تمیز کنندگی دست می یابد. هنگامی که آب تمیز نگه داشته می شود، هیچ قطره ای روی سطح کار تحت کشش آهسته وجود نخواهد داشت و در طول خشک شدن هیچ علامتی وجود نخواهد داشت.
6) خشک کردن
ویفر سیلیکونی کریستالی را به مخزن خشک کن منتقل کنید و با استفاده از گرمایش الکتریکی، هوای داغ را در دمای 90 درجه به بالا و پایین ویفر برای خشک کردن باد دهید.
فرآیندهای قبل از تمیز کردن و ساخت مخمل قلیایی که در بالا ذکر شد، فاضلاب قلیایی با غلظت بالا حاوی هیدروکسید سدیم (W1, W3, W5) و فاضلاب تمیز کننده قلیایی عمومی (W2, W4, W6) تولید می کند. فرآیند شستشوی اسیدی، فاضلاب اسیدی با غلظت بالا حاوی اسید هیدروکلریک و اسید هیدروفلوئوریک (W7) و فاضلاب تمیز کننده اسیدی عمومی (W8، W9) تولید می کند. عملیات فوق در دستگاه مخمل سازی بسته انجام می شود. فرآیند اسیدشویی تبخیر شده و گاز پسماند اسیدی (G1) حاوی HF و HCl تولید می‌کند که از طریق خطوط لوله جمع‌آوری شده و برای تصفیه به برج شستشوی گاز پسماند اسیدی ارسال می‌شود.
انتشار بور
هدف از فرآیند انتشار، تشکیل یک اتصال PN بر روی ویفر سیلیکونی برای رسیدن به تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی است. تجهیزات تولید اتصال PN یک کوره انتشار است و این پروژه از تری کلرید بور گازی برای پخش ویفرهای سیلیکونی در کوره انتشار استفاده می کند. اتم های بور در ویفر سیلیکونی پخش می شوند و لایه ای از شیشه بوروسیلیکات را روی سطح ویفر سیلیکونی تشکیل می دهند. معادله اصلی واکنش این است:
4BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2↑
2B2O3+3Si→3SiO2+4B
کوره انتشار یک تجهیزات فشار منفی بسته است که مجهز به ورودی و خروجی با استفاده از گرمایش الکتریکی است و تجهیزات با یک پمپ خلاء مکانیکی خشک بدون روغن عرضه می شود. فرآیند خاص به شرح زیر است: ابتدا یک جریان بزرگ N2 وارد می شود تا هوا را در لوله کوارتز کوره انتشار دور کند و کوره انتشار گرم می شود. پس از رسیدن دمای کوره به 1050 درجه و ثابت ماندن، تراشه در یک قایق کوارتز قرار داده شده و به مدت 20 دقیقه به دهانه کوره فرستاده می شود تا پیش گرم شود و سپس به منطقه دمای ثابت فشار داده می شود. ابتدا اکسیژن وارد می شود و سپس تری کلرید بور برای انتشار معرفی می شود. زمان کلی فرآیند 180 دقیقه است. در طی واکنش، Si و O2 هر دو بیش از حد بودند و BCl3 کاملاً واکنش نشان داد و در نتیجه C12 تولید شد. پس از تکمیل واکنش، از N2 برای پاکسازی تجهیزات و تخلیه خودکار مواد استفاده کنید.
تجزیه و تحلیل فرآیند تولید آلودگی: فرآیند اصلی آلودگی در این فرآیند، فرآیند انتشار است که در آن BCl3 وارد شده و واکنش نشان می‌دهد و گاز کلر (G2) مخلوط با اکسیژن، نیتروژن و غیره را تولید می‌کند که توسط یک لوله اختصاصی جمع‌آوری و ارسال می‌شود. به برج شستشوی گاز پسماند اسیدی برای تصفیه. پس از جمع آوری از طریق خطوط لوله، برای تصفیه به برج شستشوی گاز پسماند اسیدی فرستاده می شود.
دوپینگ مجدد لیزر SE
فناوری دوپینگ لیزری شامل دوپینگ شدید در ناحیه تماس بین خط دروازه فلزی (الکترود) و ویفر سیلیکونی است، در حالی که دوپینگ سبک (دوپینگ با غلظت کم) در خارج از الکترود حفظ می شود. پیش انتشار بر روی سطح ویفرهای سیلیکونی از طریق انتشار حرارتی انجام می شود تا دوپینگ سبک ایجاد شود. در همان زمان، سطح BSG (شیشه بوروسیلیکات) به عنوان یک منبع دوپینگ لیزری موضعی عمل می کند و از طریق اثر حرارتی موضعی لیزر، اتم های موجود در BSG به سرعت در داخل ویفر سیلیکونی پخش می شوند و یک دوپینگ مجدد موضعی تشکیل می دهند. منطقه
فرآیند لیزر SE گاز خروجی گرد و غباری (G3) تولید می کند که توسط غبارگیر داخلی تجهیزات تصفیه می شود و از طریق سیستم اگزوز بالای کارگاه (در ارتفاع تقریبی 15 متر) تخلیه می شود.
پس از اکسیداسیون
لایه اکسید روی سطح انتشار بور (سطح فرود) سطح ویفر سیلیکونی تحت درمان با لیزر SE توسط انرژی نقطه لیزر از بین می رود. در حین پرداخت قلیایی و اچینگ، یک لایه اکسید به عنوان لایه ماسک برای محافظت از سطح انتشار فسفر (سطح فرورفتگی) ویفر سیلیکونی مورد نیاز است. بنابراین لازم است که روی سطح اسکن شده توسط لیزر SE تعمیر لایه اکسیدی انجام شود.
این پروژه از روش اکسیداسیون حرارتی برای تهیه لایه اکسید SiO2 استفاده می کند. کل فرآیند اکسیداسیون در یک کوره اکسیداسیون انجام می شود که یک تجهیزات تحت فشار اتمسفر بسته است و توسط برق گرم می شود. ابتدا ویفر سیلیکونی با استفاده از دستگاه بارگیری اتوماتیک ویفر بر روی قایق کوارتز بارگذاری می شود. سپس، بازوی رباتیک خودکار، قایق کوارتز را بر روی دوغاب کنسول کاربید سیلیکون کوره اکسیداسیون قرار می دهد. دوغاب کاربید سیلیکون، قایق کوارتز را با ویفرهای سیلیکونی به داخل لوله کوره کوارتز با دمای بالا می فرستد. پس از ورود قایق کوارتز به لوله کوره، درب کوره را ببندید، برنامه اکسیداسیون را شروع کنید و کوره اکسیداسیون به طور خودکار کار می کند. واکنش های شیمیایی اصلی که در طی فرآیند اکسیداسیون حرارتی رخ می دهد عبارتند از:
Si+O2=SiO2
O2 با سطح ویفرهای سیلیکونی در دماهای بالا واکنش می دهد تا SiO2 تولید کند و مقدار معینی گاز نیتروژن برای حفظ فشار لوله کوره ثابت وارد می شود. جریان اکسیژن در دمای بالا را برای مدتی حفظ کنید تا ضخامت خاصی از لایه نازک SiO2 روی سطح ویفر سیلیکونی تشکیل شود. پارامترهای فرآیند عبارتند از: دمای اکسیداسیون 750 درجه، سرعت جریان نیتروژن 12 لیتر در دقیقه، سرعت جریان اکسیژن 5 لیتر در دقیقه، و 25 دقیقه زمان اکسیداسیون. این فرآیند گازهای زائد اکسیداسیون (هوای گرم) حاوی اکسیژن و نیتروژن را تولید می کند که از طریق درگاه اگزوز کوره اکسیداسیون تخلیه می شود و سپس از طریق سیستم اگزوز داغ بالای کارگاه تخلیه می شود.