Wafer là một miếng silicon mỏng chừng 30 mil (0.76 mm) được cắt ra từ thanh silicon hình trụ. Thiết bị này được sử dụng với tư cách là vật liệu nền để sản xuất vi mạch tích hợp (người ta “cấy” lên trên đó những vật liệu khác nhau để tạo ra những vi mạch với những đặc tính khác nhau. Vật liệu đó thường là các hợp kim như: GaSb, GaAs, GaP… ). Đa số, các vi mạch hiện nay đều được sản xuất bằng cách cấy wafer khác nhau để tạo ra những vi mạch với những đặc tính khác nhau, phụ thuộc vào môi trường ứng dụng của vi mạch mà lựa chọn các wafer phù hợp.Wafer là một miếng silicon mỏng mảnh chừng 30 mil ( 0.76 mm ) được cắt ra từ thanh silicon hình tròn trụ. Thiết bị này được sử dụng với tư cách là vật tư nền để sản xuất vi mạch tích hợp ( người ta “ cấy ” lên trên đó những vật tư khác nhau để tạo ra những vi mạch với những đặc tính khác nhau. Vật liệu đó thường là những kim loại tổng hợp như : GaSb, GaAs, GaP … ). Đa số, những vi mạch lúc bấy giờ đều được sản xuất bằng cách cấy wafer khác nhau để tạo ra những vi mạch với những đặc tính khác nhau, phụ thuộc vào vào môi trường tự nhiên ứng dụng của vi mạch mà lựa chọn những wafer tương thích .
Bạn đang xem: Silicon wafer là gì
Các wafer có kích thước trung bình từ 25,4mm (1 inch) – 200mm (7.9 inch). Với sự phát triển của ngành công nghệ vi mạch hiện nay, các hãng sản xuất vi mạch nổi tiếng trên thế giới như Intel, TSMC hay Samsung đã nâng kích thước của wafer lên 300mm (12 inch), thậm chí lên 450mm (18 inch). Việc kích thước wafer được tăng lên đã làm cho giá thành của một vi mạch trở nên rất rẻ. Như vậy, trong quá trình sản xuất, nếu sản xuất được wafer càng lớn thì chi phí sản xuất sẽ giảm (do tiết kiệm được vật liệu sản xuất).Quy trình sản xuất WaferSản xuất wafer là một quy trình rất khó khăn và đòi hỏi rất nhiều kĩ thuật. Đa số các doanh nghiệp sản xuất hiện nay đều sử dụng chung một quy trình.
1. Chuẩn bị tấm waferĐây là bước tinh chế (xử lý hóa học)cát (SiO2) thành Silic nguyên chất (99.9999%). Silic đã tinh lọc được nung chảy và trở thành thỏi hình trụ.Silic nguyên chất sẽ được pha thêm tạp chất là các nguyên tố nhóm 3 hoặc nhóm 5. Ví dụ pha B sẽ được wafer loại p, pha P sẽ ra wafer loại n.Những thỏi silic đósẽ được cắt thành các tấm tròn đường kính 200mm(8 inch)hoặc 300mm(12 inch)với bề dày cỡ 750um và được đánh bóng cho đến khi chúng có bề mặt hoàn hảo, nhẵn bóng như gương. Có các công ty chuyên sản xuất silicon wafer. Chẳng hạn Shin”Etsu là công ty cung cấp khoảng 40% silicon wafer cho thị trường bán dẫn Nhật Bản. Giá một tấm wafer 200mm khoảng 20 USD.
Các wafer có kích thước trung bình từ 25,4mm (1 inch) – 200mm (7.9 inch). Với sự phát triển của ngành công nghệ vi mạch hiện nay, các hãng sản xuất vi mạch nổi tiếng trên thế giới như Intel, TSMC hay Samsung đã nâng kích thước của wafer lên 300mm (12 inch), thậm chí lên 450mm (18 inch). Việc kích thước wafer được tăng lên đã làm cho giá thành của một vi mạch trở nên rất rẻ. Như vậy, trong quá trình sản xuất, nếu sản xuất được wafer càng lớn thì chi phí sản xuất sẽ giảm (do tiết kiệm được vật liệu sản xuất).Quy trình sản xuất Wafer
Xem thêm : Bảng Ngọc Liên Quân Ad – Bảng Ngọc Dành Cho Xạ Thủ
Kỹ thuật hàn dùng chất keo dính- ở kỹ thuật này người ta hay sử dụng các hợp chất có tính chất bám dính tốt như polyimide, epoxy hoặc keo bạc làm vật liệu hàn khi gắn chíp lên leadframe. Sau khi xác định được vị trí tương thích giữa die và cấu hình trên leadframe, die sẽ được đẩy ra khỏi bút chân không, nén lên trên bề mặt của epoxy và quá trình hàn kết thúc.
Kỹ thuật hàn eutectic, thường được ứng dụng trong đóng gói kín, sử dụng hợp kim cùng tinh để gắp die lên trên leadframe. Kỹ thuật hàn tiên tiến này dựa trên việc sử dụng vật liệu hàn tạo ra hợp kim cùng tinh ở một điều nhiệt độ đặc biệt nào đó, và điểm nóng chảy của hợp kim thường thấp hơn khi nó ở dạng kim loại đơn lẻ. Hợp kim Au-Si, Au-Sn hoặc Pd-Si thường được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật này. Để gắn được die lên leadframe đầu tiên người ta phủ một lớp vàng với độ dầy phù hợp lên trên bề mặt leadframe hoặc die).
Trong quá trình hàn, nhiệt độ cao sẽ làm khuếch tán các phân tử silic từ bề mặt die lên lớp vàng của leadframe, tạo ra cùng tinh Au-Si (ví dụ, hợp kim Au-Si với 2.85% Au có điểm nóng chày ở 3630C). Khi hàn người ta sẽ nâng nhiệt độ cao hơn Tm một chút, thường là cỡ 10°C so với nhiệt độ eutectic dẫn đến sự liên khuếch tán giữa chất rắn và chất lỏng ở bề mặt phân cách. Hợp kim eutectic sau đó hoá rắn và được làm lạnh. Hợp phần, điểm cùng tinh của một một số hợp kim được liệt kê trong bảng dưới đây.
Ở một số ít thiết bị ( như của hãngWESTBOND ), kỹ sư sản xuất máy đã tích hợp thêm một động cơ vào đầu gắp chân không, được cho phép đặt chíp vào đúng vị trí của leadframe bằng cách chỉnh méo dưới kính hiển vi quang học hoặc CCD camera. Hai kỹ thuật thường được sử dụng để gắn die lên trên leadframe đó là kỹ thuật eutectic và kỹ thuật dùng keo dính. Kỹ thuật hàn dùng chất keo dính – ở kỹ thuật này người ta hay sử dụng những hợp chất có đặc thù bám dính tốt như polyimide, epoxy hoặc keo bạc làm vật tư hàn khi gắn chíp lên leadframe. Sau khi xác lập được vị trí thích hợp giữa die và thông số kỹ thuật trên leadframe, die sẽ được đẩy ra khỏi bút chân không, nén lên trên mặt phẳng của epoxy và quy trình hàn kết thúc. Kỹ thuật hàn eutectic, thường được ứng dụng trong đóng gói kín, sử dụng kim loại tổng hợp cùng tinh để gắp die lên trên leadframe. Kỹ thuật hàn tiên tiến và phát triển này dựa trên việc sử dụng vật tư hàn tạo ra kim loại tổng hợp cùng tinh ở một điều nhiệt độ đặc biệt quan trọng nào đó, và điểm nóng chảy của kim loại tổng hợp thường thấp hơn khi nó ở dạng sắt kẽm kim loại đơn lẻ. Hợp kim Au-Si, Au-Sn hoặc Pd-Si thường được sử dụng thoáng đãng trong kỹ thuật này. Để gắn được die lên leadframe tiên phong người ta phủ một lớp vàng với độ dầy tương thích lên trên mặt phẳng leadframe hoặc die ). Trong quy trình hàn, nhiệt độ cao sẽ làm khuếch tán những phân tử silic từ mặt phẳng die lên lớp vàng của leadframe, tạo ra cùng tinh Au-Si ( ví dụ, kim loại tổng hợp Au-Si với 2.85 % Au có điểm trung tâm chày ở 3630C ). Khi hàn người ta sẽ nâng nhiệt độ cao hơn Tm một chút ít, thường là cỡ 10 °C so với nhiệt độ eutectic dẫn đến sự liên khuếch tán giữa chất rắn và chất lỏng ở mặt phẳng phân làn. Hợp kim eutectic sau đó hoá rắn và được làm lạnh. Hợp phần, điểm cùng tinh của một một số ít kim loại tổng hợp được liệt kê trong bảng dưới đây .
