В процъфтяващия процес на развитие на полупроводниковата индустрия, полиран монокристалсилициеви пластинииграят решаваща роля. Те служат като основен материал за производството на различни микроелектронни устройства. От сложни и прецизни интегрални схеми до високоскоростни микропроцесори и мултифункционални сензори, полиран монокристалсилициеви пластиниса от съществено значение. Разликите в тяхната производителност и спецификации пряко влияят върху качеството и производителността на крайните продукти. По-долу са общите спецификации и параметри на полирани монокристални силициеви пластини:

Диаметър: Размерът на полупроводниковите монокристални силициеви пластини се измерва по техния диаметър и те се предлагат в различни спецификации. Общите диаметри включват 2 инча (50,8 мм), 3 инча (76,2 мм), 4 инча (100 мм), 5 инча (125 мм), 6 инча (150 мм), 8 инча (200 мм), 12 инча (300 мм) и 18 инча (450 мм). Различните диаметри са подходящи за различни производствени нужди и изисквания на процеса. Например, пластините с по-малък диаметър обикновено се използват за специални микроелектронни устройства с малък обем, докато пластините с по-голям диаметър демонстрират по-висока производствена ефективност и разходни предимства при широкомащабно производство на интегрални схеми. Изискванията към повърхността са категоризирани като едностранно полирани (SSP) и двустранно полирани (DSP). Едностранно полирани пластини се използват за устройства, изискващи голяма плоскост от едната страна, като някои сензори. Двустранно полирани пластини обикновено се използват за интегрални схеми и други продукти, които изискват висока точност и на двете повърхности. Изискване за повърхност (финиш): Едностранно полиран SSP / Двустранно полиран DSP.

Тип/добавка: (1) Полупроводник от N-тип: Когато определени примесни атоми се въведат във вътрешния полупроводник, те променят неговата проводимост. Например, когато се добавят петвалентни елементи като азот (N), фосфор (P), арсен (As) или антимон (Sb), техните валентни електрони образуват ковалентни връзки с валентните електрони на околните силициеви атоми, оставяйки допълнителен електрон, който не е свързан с ковалентна връзка. Това води до концентрация на електрони, по-голяма от концентрацията на дупки, образувайки полупроводник от N-тип, известен също като полупроводник от електронен тип. Полупроводниците от N-тип са от решаващо значение при производството на устройства, които изискват електрони като основни носители на заряд, като някои захранващи устройства. (2) P-тип полупроводник: Когато тривалентни примесни елементи като бор (B), галий (Ga) или индий (In) се въведат в силициевия полупроводник, валентните електрони на примесните атоми образуват ковалентни връзки със заобикалящите ги силициеви атоми, но им липсва поне един валентен електрон и не могат да образуват пълна ковалентна връзка. Това води до концентрация на дупки, по-голяма от концентрацията на електрони, образувайки полупроводник от тип P, известен също като полупроводник от тип дупка. Полупроводниците от P-тип играят ключова роля в производството на устройства, където дупките служат като основни носители на заряд, като диоди и някои транзистори.

Съпротивление: Съпротивлението е ключова физическа величина, която измерва електрическата проводимост на полирани монокристални силициеви пластини. Стойността му отразява проводимостта на материала. Колкото по-ниско е съпротивлението, толкова по-добра е проводимостта на силиконовата пластина; обратно, колкото по-високо е съпротивлението, толкова по-лоша е проводимостта. Съпротивлението на силициевите пластини се определя от присъщите им свойства на материала, а температурата също оказва значително влияние. Обикновено съпротивлението на силициевите пластини се увеличава с температурата. В практически приложения различните микроелектронни устройства имат различни изисквания за съпротивление за силициеви пластини. Например, пластините, използвани в производството на интегрални схеми, се нуждаят от прецизен контрол на съпротивлението, за да осигурят стабилна и надеждна работа на устройството.

Ориентация: Кристалната ориентация на пластината представлява кристалографската посока на силициевата решетка, обикновено определена от индекси на Милър като (100), (110), (111) и т.н. Различните кристални ориентации имат различни физически свойства, като плътност на линията, която варира в зависимост от ориентацията. Тази разлика може да повлияе на производителността на пластината в следващите етапи на обработка и на крайната производителност на микроелектронните устройства. В производствения процес изборът на силиконова пластина с подходяща ориентация за различни изисквания на устройството може да оптимизира производителността на устройството, да подобри производствената ефективност и да подобри качеството на продукта.

Плосък/прорез: Плоският ръб (Flat) или V-образният прорез (Notch) по обиколката на силиконовата пластина играе критична роля в подравняването на ориентацията на кристалите и е важен идентификатор при производството и обработката на пластината. Вафлите с различни диаметри отговарят на различни стандарти за дължината на Flat или Notch. Ръбовете за подравняване се класифицират на първични плоски и вторични плоски. Първичната плоскост се използва главно за определяне на основната кристална ориентация и референтна обработка на пластината, докато вторичната плоскост допълнително подпомага прецизното подравняване и обработка, осигурявайки точна работа и консистенция на пластината в цялата производствена линия.

Дебелина: Дебелината на пластината обикновено се посочва в микрометри (μm), като общата дебелина варира между 100μm и 1000μm. Вафлите с различна дебелина са подходящи за различни видове микроелектронни устройства. По-тънките пластини (напр. 100 μm – 300 μm) често се използват за производство на чипове, което изисква строг контрол на дебелината, намаляване на размера и теглото на чипа и увеличаване на плътността на интегриране. По-дебелите пластини (напр. 500 μm – 1000 μm) се използват широко в устройства, които изискват по-висока механична якост, като мощни полупроводникови устройства, за да се осигури стабилност по време на работа.

Грапавост на повърхността: Грапавостта на повърхността е един от ключовите параметри за оценка на качеството на пластината, тъй като влияе пряко върху адхезията между пластината и последващите отложени тънкослойни материали, както и върху електрическите характеристики на устройството. Обикновено се изразява като средна квадратична (RMS) грапавост (в nm). По-ниската грапавост на повърхността означава, че повърхността на пластината е по-гладка, което помага за намаляване на явления като разсейване на електрони и подобрява производителността и надеждността на устройството. В процесите на усъвършенствано производство на полупроводници изискванията за грапавостта на повърхността стават все по-строги, особено за производството на интегрални схеми от висок клас, където грапавостта на повърхността трябва да се контролира до няколко нанометра или дори по-ниско.

Обща вариация на дебелината (TTV): Общата вариация на дебелината се отнася до разликата между максималната и минималната дебелина, измерена в множество точки на повърхността на пластината, обикновено изразена в μm. Високото TTV може да доведе до отклонения в процеси като фотолитография и ецване, оказвайки влияние върху последователността на работата на устройството и добива. Следователно контролирането на TTV по време на производството на пластини е ключова стъпка в осигуряването на качеството на продукта. За производството на микроелектронни устройства с висока точност, TTV обикновено се изисква да бъде в рамките на няколко микрометра.

Наклон: Наклонът се отнася до отклонението между повърхността на пластината и идеалната плоска равнина, обикновено измерено в μm. Вафлите с прекомерно извиване могат да се счупят или да изпитат неравномерно напрежение по време на последваща обработка, което се отразява на ефективността на производството и качеството на продукта. Особено при процеси, които изискват висока плоскост, като фотолитография, извиването трябва да се контролира в определен диапазон, за да се гарантира точността и последователността на фотолитографския модел.

Деформация: Деформацията показва отклонението между повърхността на пластината и идеалната сферична форма, също измерено в μm. Подобно на дъгата, деформацията е важен индикатор за плоскостта на пластината. Прекомерната деформация не само влияе върху точността на поставяне на пластината в оборудването за обработка, но също така може да причини проблеми по време на процеса на опаковане на чипа, като например лошо свързване между чипа и опаковъчния материал, което от своя страна влияе върху надеждността на устройството. В производството на полупроводници от висок клас, изискванията за деформация стават все по-строги, за да отговорят на изискванията на модерните процеси за производство на чипове и опаковане.

Профил на ръба: Профилът на ръба на една пластина е от решаващо значение за нейната последваща обработка и манипулиране. Обикновено се определя от зоната за изключване на ръба (EEZ), която определя разстоянието от ръба на пластината, където не е разрешена обработка. Правилно проектираният профил на ръба и прецизният EEZ контрол помагат да се избегнат дефекти по ръба, концентрации на напрежение и други проблеми по време на обработката, подобрявайки цялостното качество и добива на пластини. В някои усъвършенствани производствени процеси се изисква прецизността на профила на ръба да бъде на ниво под микрон.

Брой на частиците: Броят и разпределението на размера на частиците върху повърхността на вафлата значително влияят върху работата на микроелектронните устройства. Прекомерните или големи частици могат да доведат до повреда на устройството, като късо съединение или изтичане, намалявайки добива на продукта. Следователно броят на частиците обикновено се измерва чрез преброяване на частиците на единица площ, като например броя на частиците, по-големи от 0,3 μm. Стриктният контрол на броя на частиците по време на производството на вафли е съществена мярка за гарантиране на качеството на продукта. Използват се усъвършенствани технологии за почистване и чиста производствена среда, за да се сведе до минимум замърсяването с частици върху повърхността на вафлата.

Свързано производство

Единична кристална силициева пластина Si тип субстрат N/P Допълнителна силициева карбидна пластина

FZ CZ Si вафла на склад 12-инчова силиконова вафла Основно или тестово