I den blomstrende utviklingsprosessen i halvlederindustrien, polerte enkeltkrystallersilisiumskiverspiller en avgjørende rolle. De fungerer som det grunnleggende materialet for produksjon av ulike mikroelektroniske enheter. Fra komplekse og presise integrerte kretser til høyhastighets mikroprosessorer og multifunksjonelle sensorer, polerte enkeltkrystallersilisiumskiverer essensielle. Forskjellene i ytelse og spesifikasjoner påvirker direkte kvaliteten og ytelsen til sluttproduktene. Nedenfor er de vanlige spesifikasjonene og parameterne for polerte silisiumskiver med én krystall:

Diameter: Størrelsen på halvleder-enkrystall-silisiumskiver måles etter diameteren, og de kommer i en rekke spesifikasjoner. Vanlige diametre inkluderer 2 tommer (50,8 mm), 3 tommer (76,2 mm), 4 tommer (100 mm), 5 tommer (125 mm), 6 tommer (150 mm), 8 tommer (200 mm), 12 tommer (300 mm) og 18 tommer (450 mm). Ulike diametre er egnet for ulike produksjonsbehov og prosesskrav. For eksempel brukes ofte skiver med mindre diameter til spesielle mikroelektroniske enheter med lite volum, mens skiver med større diameter viser høyere produksjonseffektivitet og kostnadsfordeler i storskala integrerte kretsproduksjon. Overflatekrav er kategorisert som enkeltsidet polert (SSP) og dobbeltsidet polert (DSP). Enkeltsidet polerte skiver brukes til enheter som krever høy flathet på den ene siden, for eksempel visse sensorer. Dobbeltsidet polerte skiver brukes ofte til integrerte kretser og andre produkter som krever høy presisjon på begge overflater. Overflatekrav (finish): Ensidig polert SSP / Dobbeltsidig polert DSP.

Type/Dopant: (1) N-type halvleder: Når visse urenhetsatomer introduseres i den indre halvlederen, endrer de dens konduktivitet. For eksempel, når femverdige elementer som nitrogen (N), fosfor (P), arsenikk (As) eller antimon (Sb) tilsettes, danner valenselektronene deres kovalente bindinger med valenselektronene til de omkringliggende silisiumatomene, og etterlater et ekstra elektron som ikke er bundet av en kovalent binding. Dette resulterer i en elektronkonsentrasjon som er større enn hullkonsentrasjonen, og danner en N-type halvleder, også kjent som en elektrontype halvleder. N-type halvledere er avgjørende i produksjon av enheter som krever elektroner som hovedladningsbærere, for eksempel visse kraftenheter. (2) P-type halvleder: Når treverdige urenhetselementer som bor (B), gallium (Ga) eller indium (In) introduseres i silisiumhalvlederen, danner valenselektronene til urenhetsatomene kovalente bindinger med de omkringliggende silisiumatomene, men de mangler minst ett valenselektron og kan ikke danne en fullstendig kovalent binding. Dette fører til en hullkonsentrasjon som er større enn elektronkonsentrasjonen, og danner en P-type halvleder, også kjent som en hulltype halvleder. P-type halvledere spiller en nøkkelrolle i produksjon av enheter der hull fungerer som de viktigste ladningsbærerne, for eksempel dioder og visse transistorer.

Resistivitet: Resistivitet er en viktig fysisk størrelse som måler den elektriske ledningsevnen til polerte silisiumskiver av enkeltkrystall. Verdien gjenspeiler materialets ledende ytelse. Jo lavere resistivitet, desto bedre er silisiumskivens ledningsevne; omvendt, jo høyere resistivitet, desto dårligere er ledningsevnen. Resistiviteten til silisiumskiver bestemmes av deres iboende materialegenskaper, og temperaturen har også en betydelig innvirkning. Generelt øker resistiviteten til silisiumskiver med temperaturen. I praktiske anvendelser har forskjellige mikroelektroniske enheter forskjellige resistivitetskrav for silisiumskiver. For eksempel trenger skiver som brukes i produksjon av integrerte kretser presis kontroll av resistiviteten for å sikre stabil og pålitelig enhetsytelse.

Orientering: Krystallorienteringen til waferen representerer den krystallografiske retningen til silisiumgitteret, vanligvis spesifisert av Miller-indekser som (100), (110), (111) osv. Ulike krystallorienteringer har forskjellige fysiske egenskaper, for eksempel linjetetthet, som varierer basert på orienteringen. Denne forskjellen kan påvirke waferens ytelse i påfølgende prosesseringstrinn og den endelige ytelsen til mikroelektroniske enheter. I produksjonsprosessen kan valg av en silisiumwafer med riktig orientering for forskjellige enhetskrav optimalisere enhetens ytelse, forbedre produksjonseffektiviteten og forbedre produktkvaliteten.

Flat/hakk: Den flate kanten (Flat) eller V-hakket (Notch) på omkretsen av silisiumskiven spiller en kritisk rolle i krystallorienteringen og er en viktig identifikator i produksjonen og prosesseringen av skiven. Skiver med forskjellige diametre tilsvarer forskjellige standarder for lengden på flaten eller hakket. Justeringskantene er klassifisert som primær flat og sekundær flat. Den primære flaten brukes hovedsakelig til å bestemme den grunnleggende krystallorienteringen og prosesseringsreferansen til skiven, mens den sekundære flaten ytterligere bidrar til presis justering og prosessering, noe som sikrer nøyaktig drift og konsistens av skiven gjennom hele produksjonslinjen.

Tykkelse: Tykkelsen på en wafer er vanligvis spesifisert i mikrometer (μm), med vanlige tykkelsesområder mellom 100 μm og 1000 μm. Wafere med ulik tykkelse er egnet for ulike typer mikroelektroniske enheter. Tynnere wafere (f.eks. 100 μm – 300 μm) brukes ofte til brikkeproduksjon som krever streng tykkelseskontroll, noe som reduserer størrelsen og vekten på brikken og øker integrasjonstettheten. Tykkere wafere (f.eks. 500 μm – 1000 μm) er mye brukt i enheter som krever høyere mekanisk styrke, for eksempel krafthalvlederenheter, for å sikre stabilitet under drift.

Overflateruhet: Overflateruhet er en av nøkkelparametrene for å evaluere waferkvalitet, ettersom den direkte påvirker adhesjonen mellom waferen og påfølgende avsatte tynnfilmmaterialer, samt enhetens elektriske ytelse. Det uttrykkes vanligvis som rotmiddelkvadratruhet (RMS) (i nm). Lavere overflateruhet betyr at waferoverflaten er glattere, noe som bidrar til å redusere fenomener som elektronspredning og forbedrer enhetens ytelse og pålitelighet. I avanserte halvlederproduksjonsprosesser blir kravene til overflateruhet stadig strengere, spesielt for avansert integrert kretsproduksjon, der overflateruheten må kontrolleres til noen få nanometer eller enda lavere.

Total tykkelsesvariasjon (TTV): Total tykkelsesvariasjon refererer til forskjellen mellom maksimal og minimal tykkelse målt på flere punkter på waferoverflaten, vanligvis uttrykt i μm. En høy TTV kan føre til avvik i prosesser som fotolitografi og etsning, noe som påvirker enhetens ytelse, konsistens og utbytte. Derfor er kontroll av TTV under waferproduksjon et viktig trinn for å sikre produktkvalitet. For høypresisjonsproduksjon av mikroelektroniske enheter kreves det vanligvis at TTV er innenfor noen få mikrometer.

Bøyning: Bøyning refererer til avviket mellom waferoverflaten og det ideelle flate planet, vanligvis målt i μm. Wafere med overdreven bøyning kan brekke eller oppleve ujevn belastning under påfølgende prosessering, noe som påvirker produksjonseffektiviteten og produktkvaliteten. Spesielt i prosesser som krever høy flathet, for eksempel fotolitografi, må bøyningen kontrolleres innenfor et bestemt område for å sikre nøyaktigheten og konsistensen til det fotolitografiske mønsteret.

Varpning: Varpning indikerer avviket mellom waferoverflaten og den ideelle sfæriske formen, også målt i μm. I likhet med bøyning er varpning en viktig indikator på waferens flathet. Overdreven varpning påvirker ikke bare plasseringsnøyaktigheten til waferen i prosesseringsutstyr, men kan også forårsake problemer under brikkepakkingsprosessen, for eksempel dårlig binding mellom brikken og emballasjematerialet, noe som igjen påvirker enhetens pålitelighet. I avansert halvlederproduksjon blir kravene til varpning strengere for å møte kravene til avanserte brikkeproduksjons- og pakkeprosesser.

Kantprofil: Kantprofilen til en wafer er kritisk for dens påfølgende prosessering og håndtering. Den er vanligvis spesifisert av kanteksklusjonssonen (EEZ), som definerer avstanden fra waferkanten der ingen prosessering er tillatt. En riktig utformet kantprofil og presis EEZ-kontroll bidrar til å unngå kantdefekter, spenningskonsentrasjoner og andre problemer under prosessering, noe som forbedrer den generelle waferkvaliteten og utbyttet. I noen avanserte produksjonsprosesser kreves det at kantprofilpresisjonen er på submikronnivå.

Partikkeltall: Antall og størrelsesfordeling av partikler på waferoverflaten påvirker ytelsen til mikroelektroniske enheter betydelig. For store eller store partikler kan føre til enhetsfeil, for eksempel kortslutning eller lekkasje, noe som reduserer produktutbyttet. Derfor måles partikkeltallet vanligvis ved å telle partiklene per arealenhet, for eksempel antall partikler større enn 0,3 μm. Streng kontroll av partikkeltallet under waferproduksjon er et viktig tiltak for å sikre produktkvalitet. Avanserte rengjøringsteknologier og et rent produksjonsmiljø brukes for å minimere partikkelforurensning på waferoverflaten.

Relatert produksjon

Enkelkrystall silisiumskive Si-substrattype N/P Valgfri silisiumkarbidskive

FZ CZ Si-wafer på lager 12-tommers silisiumwafer Prime eller Test