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半導體工業(yè)的溫度控制解決方案

在現(xiàn)代,，半導體是開發(fā)智能手機,、計算機,、電動汽車,、可再生能源和人工智能等技術(shù)的基礎,，將在未來承擔決定性的角色,。

為了滿足對精度和效率的最高要求,，溫度控制在半導體生產(chǎn)工藝中起著決定性的作用,。LAUDA 可以為半導體工業(yè)提供一系列創(chuàng)新的溫度控制解決方案,，幫助克服芯片制造中面臨的挑戰(zhàn)。

半導體工業(yè)的溫度控制解決方案 

系列一：晶圓制造中的精準溫控

晶圓：半導體制造的核心

晶圓是現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎,。這些由高純度半導體材料（如,，硅）制成的薄片，是制作微型芯片的基礎,。晶圓的質(zhì)量和純度,，決定了芯片的性能。

直拉單晶制造工藝（Czochralski,，Cz法）

Czochralski 法（直拉法）是半導體工業(yè)中用于生長高純度單晶硅（或其他單晶材料）的核心工藝。該方法由波蘭科學家 Jan Czochralski 于 1916 年發(fā)明,，通過晶體提拉從熔融材料中生長出單晶,。

在直拉工藝中，籽晶軸會以每分鐘 0.5 - 2 mm 的可控速度向上拉伸,，在提拉的過程中,，由于溫度呈梯度下降，熔融硅會在 1410 - 1420 °C 時（低于硅的熔點）,，在相變界面凝固成固態(tài)硅,。通過精確控制拉伸的速度和溫度，生長出的晶體可達到所需的直徑,。整個拉伸過程需要恒定的溫度控制,，可能需要長達三天的時間。

在此工藝中,，水作為溫控介質(zhì),，對生長爐進行冷卻，LAUDA 可以精確控制晶體生長中的冷卻速度,，幫助客戶最大限度地減少晶體缺陷,，提高硅錠質(zhì)量。同時,，LAUDA 循環(huán)冷水機的可靠性對整個工藝至關(guān)重要,，我們的 TCU 組件在設計上即有較長的使用壽命，可以在更長的時間內(nèi)連續(xù)不間斷運行。

1 Lauda 應用

單晶硅生長爐的溫度控制

2 Lauda 產(chǎn)品

Ultracool 循環(huán)冷水機

3 典型產(chǎn)品特征

• 溫度穩(wěn)定性高達 ± 0.5 K

• 冷卻能力高達 240 kW

• 泵流量高達 500 L/min

• 通過 LAUDA.LIVE 遠程訪問

晶圓研磨和拋光工藝

晶圓表面的不規(guī)則和損傷,，會影響其導電性,。通過研磨和拋光工藝，可以除去這些表面缺陷,，讓晶圓表面變得無瑕。

由于拋光過程會產(chǎn)生熱量,，而溫度波動會影響晶圓的瑕疵去除率,，因此必須保持研磨墊和晶圓的接觸界面的溫度恒定，這可以通過控制研磨輪的溫度來實現(xiàn),。

在晶圓研磨和拋光中，精密的溫度控制技術(shù)可以防止熱應力對晶圓造成損傷,，確保材料屬性的一致。

1 Lauda 應用

研磨輪/拋光板,、研磨液的溫度控制

2 Lauda 產(chǎn)品

ITHW 350 熱傳導系統(tǒng)

Ultracool 循環(huán)冷水機

外延工藝

外延是一種將新材料層添加到單晶襯底上的沉積過程,。新的材料層必須和單晶襯底貼合,。

沉積過程中的精準溫度控制，可以減少沉積層的缺陷,，保持晶體結(jié)構(gòu)。

LAUDA 二次回路系統(tǒng)可以提供精確沉積所需要的溫度控制工具,。

1 Lauda 應用

外延系統(tǒng)的溫度控制

(工藝氣體,，反應器，渦輪泵)

2 Lauda 產(chǎn)品

TR 400 K 二次回路系統(tǒng)

3 典型產(chǎn)品特性

• 可放置在次潔凈區(qū)的強力泵

• 緊急冷卻功能

• 50°C 時,，冷卻能力為 100 kW

• 流量可高達 106 L/min

• 控制精度 ± 0.5 °C

• 可根據(jù)客戶需求,，提供接口

• 可根據(jù)客戶需求，進行定制

更多半導體工藝的溫度控制

半導體制造是人類工業(yè)文明中精密程度最高的系統(tǒng)性工程之一,，其工藝流程涉及數(shù)百道復雜工序。從硅晶圓制備,、光刻顯影到薄膜沉積,、離子注入，每個環(huán)節(jié)都需要在原子級別的精度上進行控制,，其中溫度參數(shù)的調(diào)控堪稱整個制造過程的生命線,。在接下來的系列文章中，我們將逐層揭開半導體制造的溫度密碼，解析精準溫控背后的工程智慧,。

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