В бурния процес на развитие на полупроводниковата индустрия, полираният 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 многофункционални сензори, полирани монокристалисилициеви пластиниса от съществено значение. Разликите в тяхната производителност и спецификации пряко влияят върху качеството и производителността на крайните продукти. По-долу са посочени общите спецификации и параметри на полираните монокристални силициеви пластини:

Диаметър: Размерът на полупроводниковите монокристални силициеви пластини се измерва с техния диаметър и те се предлагат в различни спецификации. Често срещаните 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 предимства по отношение на разходите при производството на интегрални схеми в голям мащаб. Изискванията към повърхността се категоризират като едностранно полирани (SSP) и двустранно полирани (DSP). Едностранно полираните пластини се използват за устройства, изискващи висока плоскост от едната страна, като например някои сензори. Двустранно полираните пластини обикновено се използват за интегрални схеми и други продукти, които изискват висока прецизност и на двете повърхности. Изисквания за повърхността (финална обработка): Едностранно полирана SSP / Двустранно полирана DSP.

Тип/Допант: (1) N-тип полупроводник: Когато определени примесни атоми бъдат въведени в присъщия 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 N-тип полупроводник, известен също като електронен полупроводник. N-тип полупроводниците са от решаващо значение в производството на устройства, които изискват електрони като основни носители на заряд, като например някои захранващи устройства. (2) P-тип полупроводник: Когато тривалентни примесни елементи като бор (B), галий (Ga) или индий (In) бъдат въведени в силициевия полупроводник, валентните електрони на примесните атоми образуват ковалентни връзки с околните 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 P-тип полупроводник, известен още като полупроводник от дупков тип. P-тип полупроводниците играят ключова роля в производството на устройства, където дупките служат като основни носители на заряд, като например диоди и някои транзистори.

Съпротивление: Съпротивлението е ключова физическа величина, която измерва електрическата проводимост на полирани монокристални силициеви пластини. Неговата стойност отразява проводимите свойства на материала. Колкото по-ниско е съпротивлението, толкова по-добра е проводимостта на силициевата 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 на силициевите пластини. Например, пластините, използвани в производството на интегрални схеми, се нуждаят от прецизен контрол на съпротивлението, за да се осигури стабилна и надеждна работа на устройството.

Ориентация: Кристалната ориентация на пластината представлява кристалографската посока на силициевата решетка, обикновено определена от индекси на Милър, като например (100), (110), (111) и др. Различните кристални ориентации имат различни физични свойства, като например плътност на линиите, която варира в зависимост от ориентацията. Тази разлика може да повлияе на производителността на пластината в последващите етапи на обработка и на крайните характеристики на микроелектронните устройства. В производствения процес, изборът на силициева пластина с подходяща ориентация за различните изисквания на устройството може да оптимизира производителността на устройството, да подобри ефективността на производството и да подобри качеството на продукта.

Плосък/Прорез: Плоският ръб (плосък) или V-образният прорез (прорез) по обиколката на силициевата пластина играе критична роля в подравняването на ориентацията на кристала и е важен идентификатор при производството и обработката на пластината. Пластините с различен диаметър съответстват на различни стандарти за дължината на плоския ръб или прореза. Подравняващите ръбове се класифицират като първични плоски и вторични плоски. Първичният плосък ръб се използва главно за определяне на основната ориентация на кристала и референтната стойност за обработка на пластината, докато вторичният плосък ръб допълнително подпомага прецизното подравняване и обработка, осигурявайки точна работа и постоянство на пластината в цялата производствена линия.

Дебелина: Дебелината на пластината обикновено се определя в микрометри (μm), като обичайните дебелини варират между 100μm и 1000μm. Пластините с различна дебелина са подходящи за различни видове микроелектронни устройства. По-тънките пластини (напр. 100μm – 300μm) често се използват за производство на чипове, което изисква строг контрол на дебелината, намалявайки размера и теглото на чипа и увеличавайки плътността на интеграция. По-дебелите пластини (напр. 500μm – 1000μm) се използват широко в устройства, които изискват по-висока механична якост, като например силови 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 тя пряко влияе върху адхезията между пластината и последващо отложените тънкослойни материали, както и върху електрическите характеристики на устройството. Обикновено се изразява като средноквадратична (RMS) грапавост (в nm). По-ниската грапавост на повърхността означава, че повърхността на пластината е по-гладка, което спомага за намаляване на явления като разсейване на електрони и подобрява производителността и надеждността на устройството. В усъвършенстваните процеси за производство на полупроводници изискванията за грапавост 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. Високата TTV може да доведе до отклонения в процеси като фотолитография и ецване, което да повлияе на постоянството в работата на устройството и добива. Следователно, контролирането на TTV по време на производството на пластината е ключова стъпка за осигуряване на качеството на продукта. За производството на високопрецизни микроелектронни устройства, TTV обикновено се изисква да бъде в рамките на няколко микрометра.

Извиване: Извиването се отнася до отклонението между повърхността на пластината и идеалната плоска равнина, обикновено измервано в μm. Пластините с прекомерно извиване могат да се счупят или да претърпят неравномерно напрежение по време на последващата обработка, което влияе върху ефективността на производството и качеството на продукта. Особено в 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 извивката, деформацията е важен индикатор за плоскост на пластината. Прекомерната деформация не само влияе върху точността на поставяне на пластината в технологичното оборудване, но може също да причини проблеми по време на процеса на опаковане на чип, като например лошо свързване между чипа и опаковъчния материал, което от своя страна влияе върху надеждността на устройството. При производството на висококачествени полупроводници изискванията за деформация стават все по-строги, за да се отговорят на изискванията на усъвършенстваните процеси за производство и опаковане на чипове.

Профил на ръба: Профилът на ръба на пластината е от решаващо значение за последващата ѝ 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 контрол на EEZ помагат да се избегнат дефекти по ръбовете, концентрации на напрежения и други проблеми по време на обработката, подобрявайки цялостното качество и добив на пластината. В някои усъвършенствани производствени процеси се изисква прецизност на профила на ръба да бъде на субмикронно ниво.

Брой на частиците: Броят и разпределението на размера на частиците върху повърхността на пластината значително влияят върху производителността на микроелектронните устройства. Прекомерните или големи частици могат да доведат до повреди на устройството, като например късо съединение или течове, 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. Строгият контрол на броя на частиците по време на производството на пластината е съществена мярка за осигуряване 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 пластината.

Свързано производство

Монокристална силициева пластина Si субстрат тип N/P опционална силициево-карбидна пластина

FZ CZ Si пластина на склад 12-инчова силициева пластина Prime или Test