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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，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，提高硅錠質量。同時，LAUDA 循環(huán)冷水機的可靠性對整個工藝至關重要，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 產品

Ultracool 循環(huán)冷水機

3 典型產品特征

• 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，保持晶體結構。

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 產品

TR 400 K 二次回路系統(tǒng)

3 典型產品特性

• 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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