W dynamicznie rozwijającym się procesie rozwoju przemysłu półprzewodnikowego, polerowany monokryształwafle krzemoweOdgrywają kluczową rolę. Stanowią podstawowy materiał do produkcji różnorodnych urządzeń mikroelektronicznych. Od złożonych i precyzyjnych układów scalonych, przez szybkie mikroprocesory, po wielofunkcyjne czujniki, polerowany monokryształ.wafle krzemoweSą one niezbędne. Różnice w ich wydajności i specyfikacjach bezpośrednio wpływają na jakość i wydajność produktów końcowych. Poniżej przedstawiono typowe specyfikacje i parametry polerowanych monokrystalicznych płytek krzemowych:

Średnica: Rozmiar monokrystalicznych płytek krzemowych półprzewodnikowych mierzy się ich średnicą i występują one w różnych specyfikacjach. Typowe średnice to 2 cale (50,8 mm), 3 cale (76,2 mm), 4 cale (100 mm), 5 cali (125 mm), 6 cali (150 mm), 8 cali (200 mm), 12 cali (300 mm) i 18 cali (450 mm). Różne średnice są dostosowane do różnych potrzeb produkcyjnych i wymagań procesowych. Na przykład, płytki o mniejszej średnicy są powszechnie stosowane w specjalnych, małoseryjnych urządzeniach mikroelektronicznych, podczas gdy płytki o większej średnicy wykazują wyższą wydajność produkcji i korzyści kosztowe w produkcji układów scalonych na dużą skalę. Wymagania dotyczące powierzchni są klasyfikowane jako polerowane jednostronnie (SSP) i polerowane dwustronnie (DSP). Płytki polerowane jednostronnie są stosowane w urządzeniach wymagających dużej płaskości po jednej stronie, takich jak niektóre czujniki. Dwustronnie polerowane płytki są powszechnie stosowane w układach scalonych i innych produktach wymagających wysokiej precyzji na obu powierzchniach. Wymagania dotyczące powierzchni (wykończenie): Jednostronnie polerowana SSP / Dwustronnie polerowana DSP.

Typ/Domieszka: (1) Półprzewodnik typu N: Wprowadzenie pewnych atomów domieszek do półprzewodnika samoistnego powoduje zmianę jego przewodnictwa. Na przykład, po dodaniu pięciowartościowych pierwiastków, takich jak azot (N), fosfor (P), arsen (As) lub antymon (Sb), ich elektrony walencyjne tworzą wiązania kowalencyjne z elektronami walencyjnymi otaczających atomów krzemu, pozostawiając dodatkowy elektron niezwiązany wiązaniem kowalencyjnym. Powoduje to zwiększenie koncentracji elektronów w porównaniu z koncentracją dziur, tworząc półprzewodnik typu N, znany również jako półprzewodnik elektronowy. Półprzewodniki typu N są kluczowe w produkcji urządzeń wymagających elektronów jako głównych nośników ładunku, takich jak niektóre urządzenia mocy. (2) Półprzewodnik typu P: Po wprowadzeniu do półprzewodnika krzemowego trójwartościowych pierwiastków domieszkowych, takich jak bor (B), gal (Ga) lub ind (In), elektrony walencyjne atomów domieszkowych tworzą wiązania kowalencyjne z otaczającymi atomami krzemu, ale brakuje im co najmniej jednego elektronu walencyjnego i nie mogą utworzyć pełnego wiązania kowalencyjnego. Prowadzi to do koncentracji dziur większej niż koncentracja elektronów, tworząc półprzewodnik typu P, znany również jako półprzewodnik dziurowy. Półprzewodniki typu P odgrywają kluczową rolę w produkcji urządzeń, w których dziury pełnią rolę głównych nośników ładunku, takich jak diody i niektóre tranzystory.

Rezystywność: Rezystywność to kluczowa wielkość fizyczna mierząca przewodność elektryczną polerowanych monokrystalicznych płytek krzemowych. Jej wartość odzwierciedla właściwości przewodzące materiału. Im niższa rezystywność, tym lepsza przewodność płytki krzemowej; i odwrotnie, im wyższa rezystywność, tym gorsza przewodność. Rezystywność płytek krzemowych jest determinowana przez ich naturalne właściwości materiałowe, a temperatura ma na nią istotny wpływ. Generalnie rezystywność płytek krzemowych rośnie wraz z temperaturą. W zastosowaniach praktycznych różne urządzenia mikroelektroniczne mają różne wymagania dotyczące rezystywności dla płytek krzemowych. Na przykład płytki stosowane w produkcji układów scalonych wymagają precyzyjnej kontroli rezystywności, aby zapewnić stabilną i niezawodną pracę urządzenia.

Orientacja: Orientacja kryształu wafla reprezentuje kierunek krystalograficzny sieci krzemowej, zazwyczaj określany za pomocą wskaźników Millera, takich jak (100), (110), (111) itd. Różne orientacje kryształu mają różne właściwości fizyczne, takie jak gęstość linii, która zmienia się w zależności od orientacji. Różnica ta może wpływać na wydajność wafla w kolejnych etapach przetwarzania oraz na ostateczną wydajność urządzeń mikroelektronicznych. W procesie produkcyjnym, wybór wafla krzemowego o odpowiedniej orientacji do różnych wymagań urządzenia może zoptymalizować jego wydajność, zwiększyć wydajność produkcji i poprawić jakość produktu.

Płaska/Wycięcie: Płaska krawędź (Flat) lub wycięcie w kształcie litery V (Notch) na obwodzie wafla krzemowego odgrywa kluczową rolę w wyrównaniu orientacji kryształu i jest ważnym identyfikatorem podczas produkcji i przetwarzania wafla. Wafle o różnych średnicach odpowiadają różnym standardom długości płaskiej lub wycięcia. Krawędzie wyrównania dzielą się na pierwotne płaskie i wtórne płaskie. Pierwotna płaska krawędź służy głównie do określenia podstawowej orientacji kryształu i odniesienia procesowego wafla, natomiast wtórna płaska krawędź dodatkowo wspomaga precyzyjne wyrównanie i przetwarzanie, zapewniając precyzję działania i spójność wafla na całej linii produkcyjnej.

Grubość: Grubość wafla jest zazwyczaj określana w mikrometrach (μm), przy czym typowy zakres grubości wynosi od 100 μm do 1000 μm. Wafle o różnej grubości nadają się do różnych typów urządzeń mikroelektronicznych. Cieńsze wafle (np. 100 μm – 300 μm) są często stosowane w produkcji układów scalonych wymagających ścisłej kontroli grubości, co pozwala na zmniejszenie rozmiaru i wagi układu oraz zwiększenie gęstości integracji. Grubsze wafle (np. 500 μm – 1000 μm) są szeroko stosowane w urządzeniach wymagających wyższej wytrzymałości mechanicznej, takich jak półprzewodniki mocy, aby zapewnić stabilność podczas pracy.

Chropowatość powierzchni: Chropowatość powierzchni jest jednym z kluczowych parametrów oceny jakości wafla, ponieważ bezpośrednio wpływa na przyczepność między waflem a osadzonymi następnie materiałami cienkowarstwowymi, a także na parametry elektryczne urządzenia. Jest ona zazwyczaj wyrażana jako średnia kwadratowa (RMS) chropowatości (w nm). Niższa chropowatość powierzchni oznacza gładszą powierzchnię wafla, co pomaga ograniczyć zjawiska takie jak rozpraszanie elektronów oraz poprawia wydajność i niezawodność urządzenia. W zaawansowanych procesach produkcji półprzewodników wymagania dotyczące chropowatości powierzchni stają się coraz bardziej rygorystyczne, szczególnie w przypadku produkcji zaawansowanych układów scalonych, gdzie chropowatość powierzchni musi być kontrolowana z dokładnością do kilku nanometrów lub nawet mniejszą.

Całkowita zmienność grubości (TTV): Całkowita zmienność grubości odnosi się do różnicy między maksymalną a minimalną grubością mierzoną w wielu punktach na powierzchni płytki, zazwyczaj wyrażanej w μm. Wysoka TTV może prowadzić do odchyleń w procesach takich jak fotolitografia i trawienie, wpływając na spójność i wydajność urządzenia. Dlatego kontrola TTV podczas produkcji płytek jest kluczowym etapem w zapewnieniu jakości produktu. W przypadku precyzyjnej produkcji urządzeń mikroelektronicznych, TTV zazwyczaj musi mieścić się w granicach kilku mikrometrów.

Łuk: Łuk odnosi się do odchylenia między powierzchnią płytki a idealnie płaską płaszczyzną, zazwyczaj mierzoną w μm. Płytki z nadmiernym wygięciem mogą pękać lub być poddawane nierównomiernym naprężeniom podczas dalszej obróbki, co wpływa na wydajność produkcji i jakość produktu. Szczególnie w procesach wymagających dużej płaskości, takich jak fotolitografia, wygięcie musi być kontrolowane w określonym zakresie, aby zapewnić dokładność i spójność wzoru fotolitograficznego.

Osnowa: Osnowa oznacza odchylenie powierzchni wafla od idealnie kulistego kształtu, mierzone również w μm. Podobnie jak łuk, osnowa jest ważnym wskaźnikiem płaskości wafla. Nadmierna osnowa nie tylko wpływa na dokładność ułożenia wafla w urządzeniach przetwórczych, ale może również powodować problemy w procesie pakowania układu scalonego, takie jak słabe połączenie między układem scalonym a materiałem obudowy, co z kolei wpływa na niezawodność urządzenia. W produkcji zaawansowanych półprzewodników wymagania dotyczące osnowy stają się coraz bardziej rygorystyczne, aby sprostać wymaganiom zaawansowanych procesów produkcji i pakowania układów scalonych.

Profil krawędzi: Profil krawędzi wafla ma kluczowe znaczenie dla jego późniejszego przetwarzania i obsługi. Zazwyczaj jest on określony przez Strefę Wykluczenia Krawędzi (EEZ), która definiuje odległość od krawędzi wafla, w której obróbka jest niedozwolona. Prawidłowo zaprojektowany profil krawędzi i precyzyjna kontrola EEZ pomagają uniknąć wad krawędzi, koncentracji naprężeń i innych problemów podczas przetwarzania, poprawiając ogólną jakość i wydajność wafla. W niektórych zaawansowanych procesach produkcyjnych wymagana jest precyzja profilu krawędzi na poziomie submikronowym.

Liczba cząstek: Liczba i rozkład wielkości cząstek na powierzchni wafla znacząco wpływają na wydajność urządzeń mikroelektronicznych. Nadmierna lub duża liczba cząstek może prowadzić do awarii urządzeń, takich jak zwarcia lub nieszczelności, co zmniejsza wydajność produktu. Dlatego liczbę cząstek zazwyczaj mierzy się poprzez zliczanie cząstek na jednostkę powierzchni, np. liczby cząstek o średnicy powyżej 0,3 μm. Ścisła kontrola liczby cząstek podczas produkcji wafli jest kluczowym czynnikiem zapewniającym jakość produktu. Zaawansowane technologie czyszczenia i czyste środowisko produkcyjne służą minimalizacji zanieczyszczenia powierzchni wafli cząstkami stałymi.

Powiązana produkcja

Monokrystaliczny wafel krzemowy Typ podłoża Si N/P Opcjonalny wafel z węglika krzemu

Wafer krzemowy FZ CZ Si w magazynie Wafer krzemowy 12 cali Prime lub testowy