Pemprosesan wafer silikon / pembuatan wafer. Apakah itu semikonduktor? Wafer silikon ialah bahan substrat teras dalam industri semikonduktor. Ia diperbuat daripada silikon kristal tunggal ketulenan tinggi dan berfungsi sebagai asas untuk pembuatan produk seperti IC, MEMS, sensor, peranti kuasa dan peranti optoelektronik.
1. Apakah Pemprosesan Wafer Silikon?
Wafer Silikon (Silicon Wafer) merupakan bahan substrat paling penting dalam industri semikonduktor. Ia dihasilkan daripada silikon monohablur (single-crystal silicon) berketulenan ultra tinggi dan digunakan sebagai asas pembuatan IC, MEMS, sensor, komponen kuasa serta peranti optoelektronik.
Proses pembuatan wafer silikon merangkumi langkah-langkah berikut:
Pembuatan Wafer (Wafer Manufacturing)
Bermula daripada polisilikon:
- Penulenan Polisilikon (Polysilicon Refining)
- Pertumbuhan Hablur Tunggal (Crystal Growth)
- Pembuatan Ingot Silikon (Ingot Manufacturing)
- Pemotongan Wafer (Wafer Slicing)
- Pengisaran (Grinding)
- Penggilapan (Polishing)
- Pembersihan (Cleaning)
- Pemeriksaan (Inspection)
Hasil akhirnya ialah wafer silikon gred semikonduktor.
2. Proses Pembuatan Wafer Silikon
LANGKAH 1: Pertumbuhan Hablur Tunggal (Kaedah CZ atau FZ)
Kaedah CZ (Czochralski Process)
Kaedah pertumbuhan kristal yang paling banyak digunakan di dunia.
Sesuai untuk:
- Wafer 200 mm (8 inci)
- Wafer 300 mm (12 inci)
Ketulenan kristal:
- Melebihi 99.999999999%
- (Ketulenan 11N–12N)
Kaedah FZ (Float Zone)
Digunakan untuk:
- Semikonduktor Kuasa
- IGBT
- Substrat SiC
Kelebihan:
- Kandungan oksigen lebih rendah
- Rintangan elektrik lebih tinggi
LANGKAH 2: Pemprosesan Ingot
Selepas pembentukan ingot berbentuk silinder:
- Pengisaran Diameter Luar
- Pemesinan Flat Orientasi
- Pemesinan Notch
- Penentukuran Dimensi
Saiz standard:
- 150 mm (6 inci)
- 200 mm (8 inci)
- 300 mm (12 inci)
LANGKAH 3: Pemotongan Wafer
Teknologi digunakan:
- Gergaji Wayar Berlian (Diamond Wire Saw)
Ketebalan biasa:
- 725 μm (8 inci)
- 775 μm (12 inci)
Keperluan:
- Ketebalan seragam
- Warpage rendah
- Lapisan kerosakan minimum
LANGKAH 4: Pengisaran Tepi (Edge Grinding)
Tujuan:
Mengelakkan wafer retak semasa proses seterusnya.
Bentuk tepi:
- Rounded Edge
- Bevel Edge
Kelebihan:
- Kekuatan mekanikal lebih tinggi
- Kebolehpercayaan pengendalian yang lebih baik
LANGKAH 5: Pengisaran Dua Sisi (Double Side Grinding)
Parameter kawalan:
- Kerataan (Flatness)
- Ketebalan (Thickness)
Ketepatan:
- Kurang daripada ±1 μm
LANGKAH 6: Penggilapan Kimia-Mekanikal (CMP)
CMP (Chemical Mechanical Polishing) merupakan salah satu proses paling penting dalam pembuatan wafer.
Menggabungkan:
- Hakisan kimia
- Zarah pelelas bersaiz nano
Hasil:
- Permukaan cermin ultra rata
Kekasaran permukaan:
- Ra < 0.2 nm
3. Pemprosesan Wafer di Kilang Semikonduktor
Proses Front-End
- Pengoksidaan
- Fotolitografi
- Penghakisan (Etching)
- Implantasi Ion
- Pemendapan PVD
- Pemendapan CVD
- Perataan CMP
Membentuk struktur transistor.
Proses Back-End
- Pendawaian logam
- Pemendapan lapisan perlindungan
- Ujian wafer
- Dicing (pemotongan cip)
- Pembungkusan
- Ujian akhir
4. Aplikasi Pemesinan CNC Ketepatan dalam Peralatan Semikonduktor
Walaupun wafer silikon tidak diproses menggunakan CNC, kebanyakan peralatan semikonduktor menggunakan komponen berketepatan tinggi yang dihasilkan melalui pemesinan CNC.
Peralatan berkaitan:
- Sistem Litografi
- Mesin Etching
- Peralatan CVD
- Peralatan PVD
- Peralatan CMP
- Sistem Pemeriksaan
Komponen utama:
- Ruang Vakum (Vacuum Chamber)
- Wafer Stage
- End Effector
- Lengan Robotik
- Vacuum Chuck
- Jig Ketepatan
- Gas Distribution Plate (GDP)
Bahan yang digunakan:
- Aloi Aluminium 6061 / 7075
- SUS304
- SUS316L
- PEEK
- POM
- PTFE
- Seramik Alumina
- Seramik Zirkonia
5. Parameter Kualiti Wafer Silikon
| Parameter | Keterangan |
|---|---|
| TTV | Variasi Jumlah Ketebalan |
| Bow | Kelengkungan Wafer |
| Warp | Herotan Wafer |
| Flatness | Kerataan |
| Roughness | Kekasaran Permukaan |
| Particle | Pencemaran Partikel |
| Oxygen Content | Kandungan Oksigen |
| Resistivity | Kerintangan Elektrik |
Keperluan proses semikonduktor maju:
- Kerataan tahap nanometer
- Kawalan permukaan tahap atom
- Pencemaran ultra rendah
6. Industri Aplikasi Utama
Industri Semikonduktor
- CPU
- GPU
- Cip AI
- Memori
Elektronik Kuasa
- IGBT
- MOSFET
- Peranti Kuasa SiC
Optoelektronik
- Sensor CMOS
- Sensor CCD
- Micro LED
Industri MEMS
- Sensor Pecutan (Accelerometer)
- Giroskop
- Sensor Tekanan (Pressure Sensor)
#Semiconductor #SiliconWafer #WaferManufacturing #ChipManufacturing #IntegratedCircuit #SemiconductorEquipment #PrecisionMachining #CNCMachining #VacuumChamber #WaferStage #AIChip #SemiconductorIndustry #AdvancedPackaging #Lithography #Etching #CMPProcess #SemiconductorComponents #Microelectronics #CleanroomManufacturing #HighTechIndustry
Yongyi Technology Co., Ltd.
location_on 42756 No. 188-9, Section 1, Dafeng Road, Tanzi District, Taichung City, Taiwan
email yongyi-sales@umail.hinet.net
email justinwu6767@gmail.com