Entegre devre üretiminde kullanılan Wafer nedir ?

Wafer’lar, yarı iletken teknolojisinde entegre devreler,güneş paneli hücrelerinin yapımı için kullanılan saf silisyum içeren dairesel plakadır. Üretim için belli proseslerden geçmektedir. Gerekli detay yazının devamındaki gibidir.En düşük kalitedeki silisyum (Si), kuarzit ‘den yapılan metalurjik silisyum olarak adlandırılır.

Kuarzit

Kuarzit,Silisyumdioksit(SiO2). bulunduran bir kayaç türüdür.

Yukarıdaki daldırık Elektrotlu Fırında Silisyumdiokstit (SiO2 ), 1900°C kadar ısıtılarak eriyik hale getirilir.Ardından karbon içeren kömür karıştırılır.Ardından karbon(C), Silisyumdiokstit (SiO2) tepkimeye girerek %97-98 saflıkta  silisyum elde edilir.Buna metalurjik silisyum adı verilir.

SiO2 + 2 C → Si + 2 CO

Siemens prosesi

Metalurjik silisyum,saflığı elektronikte kullanılan silisyum saflığına erişemedi.Saflatırma işlemi yapılacaktır buna  Siemens prosesi denir.Bu işlemde öncelikle metalurjik silisyum(Si),  ile Hidroklorik Asit(HCI),  karıştırılır.

Si + 3HCl → H2 + HSiCl3

Ardından yapılan işlem damıtmadır bu işlemle (HSiCl3 ) soğutularak likit haline getirilir. Kimyasal buhar biriktirme(CVD) işlemiyle Hidrojen ile karıştırılan Trichlorosilane (HSiCl3) 850°C-1050°C arasındaki sıcaklıkta ısıtılır ve H2 , Cl gazları ortaya çıkar ve 99.9999% saflıkta Silisyum (Si) elde ederiz.Buna polikristal silikon denir. Siemens prosesi çok enerji tüketen bir işlemdir.

Polikristalin silikon

Czochralski Prosesi

Polonyalı bilimadamı Jan Czochralski 1916 yılında keşfettiği methot  ile monokristal silikon külçe (ingot) elde edilebiliyordu. Polikristal silikon’u ,monokristal silikon külçeye çevirme yöntemine günümüzde Czochralski prosesi denir.

Jan Czochralski

Czochralski prosesinde potada bulunan sıcaklığı 1500 °C deki eriyik silikona daldırılan çekirdek kristal kendi etrafında döndürülerek ve yukarı yönde ilerletilerek monokristal silikon külçe elde edilir.

Czochralski Prosesi
Czochralski Prosesi

Bu işlem sonucunda oluşan silikon külçenin çapı 20-30cm arasında değişmektedir.

Silikon Külçe
Wafer ve Wafer Üretim Aşamaları

En çok sorulan soru Wafer’ın neden dairesel olduğu , bunun sebebi monokristal silikon külçenin Czochralski prosesinde dönerek dairesel haraket ile  oluşmasıdır. Külçe, elmas testere ile kesilerek Wafer’lar oluşturulur. Her bir Wafer çapı 300mm ,kalınlığı 1mm’dir. Wafer’ın yüzeyi ayna yüzeyi gibi parlak ve pürüzsüz olana kadar parlatılır.Sonuç olarak entegre devreler ve güneş enerjisi paneli için gerekli Wafer’ı elde ederiz.

Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun ?
  • Müthiş 
  • Gereksiz 
  • Faydalı 
  • Normal 
Sidar ATABEY

About Sidar ATABEY

Elektrik-Elektronik Mühendisi. Makine Mühendisliğinde yan dal programını tamamladı. 1 sene boyunca Erasmus Programı kapsamında Polonya Silesian University of Technology'de eğitim gördü.

View all posts by Sidar ATABEY →