V rychle se rozvíjejícím procesu vývoje polovodičového průmyslu leštěný monokrystalkřemíkové destičkyhrát zásadní roli. Slouží jako základní materiál pro výrobu různých mikroelektronických zařízení. Od složitých a přesných integrovaných obvodů až po vysokorychlostní mikroprocesory a multifunkční senzory, leštěný monokrystalkřemíkové destičkyjsou zásadní. Rozdíly v jejich výkonu a specifikacích přímo ovlivňují kvalitu a výkon finálních produktů. Níže jsou uvedeny běžné specifikace a parametry leštěných monokrystalických křemíkových destiček:

Průměr: Velikost polovodičových monokrystalických křemíkových destiček se měří podle jejich průměru a dodávají se v různých specifikacích. Běžné průměry zahrnují 2 palce (50,8 mm), 3 palce (76,2 mm), 4 palce (100 mm), 5 palců (125 mm), 6 palců (150 mm), 8 palců (200 mm), 12 palců (300 mm) a 18 palců (450 mm). Různé průměry jsou vhodné pro různé potřeby výroby a procesní požadavky. Například destičky s menším průměrem se běžně používají pro speciální, maloobjemová mikroelektronická zařízení, zatímco destičky s větším průměrem vykazují vyšší efektivitu výroby a nákladové výhody při výrobě integrovaných obvodů ve velkém měřítku. Požadavky na povrch jsou kategorizovány jako jednostranně leštěné (SSP) a oboustranně leštěné (DSP). Jednostranně leštěné destičky se používají pro zařízení vyžadující vysokou rovinnost na jedné straně, jako jsou některé senzory. Oboustranně leštěné destičky se běžně používají pro integrované obvody a další produkty, které vyžadují vysokou přesnost na obou površích. Požadavek na povrch (Povrch): Jednostranně leštěný SSP / Oboustranně leštěný DSP.

Typ/Dopant: (1) Polovodič typu N: Když se do vnitřního polovodiče zavedou určité atomy nečistot, změní se jeho vodivost. Například, když se přidají pětimocné prvky, jako je dusík (N), fosfor (P), arsen (As) nebo antimon (Sb), jejich valenční elektrony vytvoří kovalentní vazby s valenčními elektrony okolních atomů křemíku, přičemž zůstane elektron navíc, který není vázán kovalentní vazbou. Výsledkem je koncentrace elektronů vyšší než koncentrace díry, čímž se vytvoří polovodič typu N, také známý jako polovodič elektronového typu. Polovodiče typu N jsou klíčové při výrobě zařízení, která vyžadují elektrony jako hlavní nosiče náboje, jako jsou určitá výkonová zařízení. (2) Polovodič typu P: Když jsou do křemíkového polovodiče zavedeny trojmocné příměsi, jako je bor (B), galium (Ga) nebo indium (In), valenční elektrony atomů nečistot tvoří kovalentní vazby s okolními atomy křemíku, ale chybí jim alespoň jeden valenční elektron a nemohou vytvořit úplnou kovalentní vazbu. To vede ke koncentraci díry větší než koncentrace elektronů, čímž se vytvoří polovodič typu P, také známý jako polovodič typu díry. Polovodiče typu P hrají klíčovou roli ve výrobě zařízení, kde díry slouží jako hlavní nosiče náboje, jako jsou diody a určité tranzistory.

Odpor: Odpor je klíčová fyzikální veličina, která měří elektrickou vodivost leštěných monokrystalických křemíkových plátků. Jeho hodnota odráží vodivost materiálu. Čím nižší je měrný odpor, tím lepší je vodivost křemíkového plátku; naopak, čím vyšší měrný odpor, tím horší vodivost. Rezistivita křemíkových plátků je určena jejich vlastními materiálovými vlastnostmi a významný vliv má také teplota. Obecně se odpor křemíkových plátků zvyšuje s teplotou. V praktických aplikacích mají různá mikroelektronická zařízení různé požadavky na odpor pro křemíkové destičky. Například wafery používané při výrobě integrovaných obvodů potřebují přesnou kontrolu měrného odporu, aby byl zajištěn stabilní a spolehlivý výkon zařízení.

Orientace: Krystalická orientace destičky představuje krystalografický směr křemíkové mřížky, typicky specifikovaný Millerovými indexy, jako jsou (100), (110), (111), atd. Různé krystalové orientace mají různé fyzikální vlastnosti, jako je hustota čar, která se mění v závislosti na orientaci. Tento rozdíl může ovlivnit výkon waferu v následných krocích zpracování a konečný výkon mikroelektronických zařízení. Ve výrobním procesu může výběr křemíkového plátku s vhodnou orientací pro různé požadavky na zařízení optimalizovat výkon zařízení, zlepšit efektivitu výroby a zlepšit kvalitu produktu.

Plochý/Zářez: Plochý okraj (Flat) nebo V-zářez (Notch) na obvodu křemíkového plátku hraje kritickou roli při zarovnání orientace krystalů a je důležitým identifikátorem při výrobě a zpracování plátku. Destičky různých průměrů odpovídají různým normám pro délku Flat nebo Notch. Zarovnávací hrany se dělí na primární ploché a sekundární ploché. Primární ploška se používá hlavně k určení základní krystalové orientace a referenčního zpracování destičky, zatímco sekundární ploška dále napomáhá přesnému vyrovnání a zpracování, čímž zajišťuje přesný provoz a konzistenci destičky na výrobní lince.

Tloušťka: Tloušťka plátku se typicky uvádí v mikrometrech (μm), přičemž běžná tloušťka se pohybuje mezi 100 μm a 1000 μm. Pro různé typy mikroelektronických zařízení jsou vhodné destičky různé tloušťky. Tenčí wafery (např. 100 μm – 300 μm) se často používají pro výrobu čipů, která vyžaduje přísnou kontrolu tloušťky, snižuje velikost a hmotnost čipu a zvyšuje hustotu integrace. Tlustší wafery (např. 500μm – 1000μm) jsou široce používány v zařízeních, která vyžadují vyšší mechanickou pevnost, jako jsou výkonová polovodičová zařízení, aby byla zajištěna stabilita během provozu.

Drsnost povrchu: Drsnost povrchu je jedním z klíčových parametrů pro hodnocení kvality destičky, protože přímo ovlivňuje adhezi mezi destičkou a následně nanesenými tenkovrstvými materiály a také elektrický výkon zařízení. Obvykle se vyjadřuje jako střední kvadratická (RMS) drsnost (v nm). Nižší drsnost povrchu znamená, že povrch plátku je hladší, což pomáhá snižovat jevy, jako je rozptyl elektronů, a zlepšuje výkon a spolehlivost zařízení. V pokročilých procesech výroby polovodičů jsou požadavky na drsnost povrchu stále přísnější, zejména pro výrobu špičkových integrovaných obvodů, kde drsnost povrchu musí být řízena na několik nanometrů nebo dokonce nižší.

Celkové kolísání tloušťky (TTV): Celkové kolísání tloušťky se vztahuje k rozdílu mezi maximální a minimální tloušťkou naměřenou v několika bodech na povrchu plátku, obvykle vyjádřený v μm. Vysoká TTV může vést k odchylkám v procesech, jako je fotolitografie a leptání, což má dopad na konzistenci výkonu zařízení a výtěžnost. Proto je kontrola TTV během výroby destiček klíčovým krokem k zajištění kvality produktu. Pro výrobu vysoce přesných mikroelektronických zařízení je obvykle požadováno, aby TTV byla v rozmezí několika mikrometrů.

Bow: Bow označuje odchylku mezi povrchem destičky a ideální plochou rovinou, typicky měřenou v μm. Oplatky s nadměrným prohnutím se mohou během následného zpracování zlomit nebo vykazovat nerovnoměrné namáhání, což ovlivňuje efektivitu výroby a kvalitu produktu. Zejména v procesech, které vyžadují vysokou rovinnost, jako je fotolitografie, musí být prohnutí řízeno ve specifickém rozsahu, aby byla zajištěna přesnost a konzistence fotolitografického vzoru.

Warp: Warp označuje odchylku mezi povrchem destičky a ideálním kulovitým tvarem, měřeno také v μm. Podobně jako luk je osnova důležitým ukazatelem rovinnosti plátku. Nadměrná deformace neovlivňuje pouze přesnost umístění waferu ve zpracovatelském zařízení, ale může také způsobit problémy během procesu balení čipu, jako je špatná vazba mezi čipem a obalovým materiálem, což zase ovlivňuje spolehlivost zařízení. Ve výrobě špičkových polovodičů jsou požadavky na warp stále přísnější, aby byly splněny požadavky pokročilých procesů výroby čipů a balení.

Profil okraje: Profil okraje waferu je rozhodující pro jeho následné zpracování a manipulaci. Obvykle je specifikována zónou vyloučení okraje (EEZ), která definuje vzdálenost od okraje plátku, kde není povoleno žádné zpracování. Správně navržený profil hrany a přesné řízení EEZ pomáhají předcházet defektům na hranách, koncentraci napětí a dalším problémům během zpracování, čímž se zlepšuje celková kvalita a výtěžnost plátku. V některých pokročilých výrobních procesech je vyžadována přesnost profilu hran na submikronové úrovni.

Počet částic: Počet a distribuce velikosti částic na povrchu destičky významně ovlivňuje výkon mikroelektronických zařízení. Nadměrné nebo velké částice mohou vést k poruchám zařízení, jako jsou zkraty nebo netěsnosti, což snižuje výtěžnost produktu. Proto se počet částic obvykle měří počítáním částic na jednotku plochy, jako je počet částic větších než 0,3 μm. Přísná kontrola počtu částic během výroby destiček je základním opatřením pro zajištění kvality produktu. Pro minimalizaci kontaminace částicemi na povrchu waferu se používají pokročilé technologie čištění a čisté výrobní prostředí.

Související výroba

Jednokrystalový křemíkový plátek Si Substrát Typ N/P Volitelný plátek z karbidu křemíku

FZ CZ Si wafer skladem 12inch Silicon wafer Prime or Test