I den blomstrende udviklingsproces inden for halvlederindustrien, poleret enkeltkrystalsiliciumskiverspiller en afgørende rolle. De fungerer som det grundlæggende materiale til produktion af forskellige mikroelektroniske enheder. Fra komplekse og præcise integrerede kredsløb til højhastighedsmikroprocessorer og multifunktionelle sensorer, polerede enkeltkrystalsiliciumskiverer afgørende. Forskellene i deres ydeevne og specifikationer påvirker direkte kvaliteten og ydeevnen af ​​de færdige produkter. Nedenfor er de almindelige specifikationer og parametre for polerede enkeltkrystal siliciumwafere:

Diameter: Størrelsen på halvleder-enkeltkrystal-siliciumwafere måles ud fra deres diameter, og de findes i en række forskellige specifikationer. Almindelige 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). Forskellige diametre er egnede til forskellige produktionsbehov og proceskrav. For eksempel bruges wafere med mindre diameter almindeligvis til specielle mikroelektroniske enheder i lille volumen, mens wafere med større diameter udviser højere produktionseffektivitet og omkostningsfordele i storskala integreret kredsløbsfremstilling. Overfladekrav kategoriseres som enkeltsidet poleret (SSP) og dobbeltsidet poleret (DSP). Enkeltsidet polerede wafere bruges til enheder, der kræver høj fladhed på den ene side, såsom visse sensorer. Dobbeltsidet polerede wafere bruges almindeligvis til integrerede kredsløb og andre produkter, der kræver høj præcision på begge overflader. Overfladekrav (finish): Enkeltsidet poleret SSP / Dobbeltsidet poleret DSP.

Type/Dopant: (1) N-type halvleder: Når visse urenhedsatomer introduceres i den intrinsiske halvleder, ændrer de dens ledningsevne. For eksempel, når pentavalente elementer som nitrogen (N), fosfor (P), arsen (As) eller antimon (Sb) tilsættes, danner deres valenselektroner kovalente bindinger med valenselektronerne i de omgivende siliciumatomer, hvilket efterlader en ekstra elektron, der ikke er bundet af en kovalent binding. Dette resulterer i en elektronkoncentration, der er større end hulkoncentrationen, hvilket danner en N-type halvleder, også kendt som en elektrontype halvleder. N-type halvledere er afgørende i fremstillingen af ​​enheder, der kræver elektroner som de primære ladningsbærere, såsom visse strømforsyningsenheder. (2) P-type halvleder: Når trivalente urenhedselementer som bor (B), gallium (Ga) eller indium (In) introduceres i siliciumhalvlederen, danner valenselektronerne i urenhedsatomerne kovalente bindinger med de omgivende siliciumatomer, men de mangler mindst én valenselektron og kan ikke danne en fuldstændig kovalent binding. Dette fører til en hulkoncentration, der er større end elektronkoncentrationen, hvilket danner en P-type halvleder, også kendt som en hultype halvleder. P-type halvledere spiller en nøglerolle i fremstilling af enheder, hvor huller fungerer som de primære ladningsbærere, såsom dioder og visse transistorer.

Resistivitet: Resistivitet er en central fysisk størrelse, der måler den elektriske ledningsevne af polerede enkeltkrystal siliciumskiver. Dens værdi afspejler materialets ledende ydeevne. Jo lavere resistiviteten er, desto bedre er siliciumskivens ledningsevne; omvendt, jo højere resistiviteten er, desto dårligere er ledningsevnen. Siliciumskivernes resistivitet bestemmes af deres iboende materialeegenskaber, og temperaturen har også en betydelig indflydelse. Generelt stiger siliciumskivernes resistivitet med temperaturen. I praktiske anvendelser har forskellige mikroelektroniske enheder forskellige resistivitetskrav til siliciumskiver. For eksempel kræver wafere, der anvendes i fremstilling af integrerede kredsløb, præcis kontrol af resistiviteten for at sikre stabil og pålidelig enhedsydeevne.

Orientering: Krystalorienteringen af ​​waferen repræsenterer den krystallografiske retning af siliciumgitteret, typisk specificeret af Miller-indekser såsom (100), (110), (111) osv. Forskellige krystalorienteringer har forskellige fysiske egenskaber, såsom linjetæthed, som varierer afhængigt af orienteringen. Denne forskel kan påvirke waferens ydeevne i efterfølgende behandlingstrin og den endelige ydeevne af mikroelektroniske enheder. I fremstillingsprocessen kan valg af en siliciumwafer med den passende orientering til forskellige enhedskrav optimere enhedsydeevnen, forbedre produktionseffektiviteten og forbedre produktkvaliteten.

Flad/hak: Den flade kant (Flat) eller V-hakket (Notch) på omkredsen af ​​siliciumwaferen spiller en afgørende rolle i krystalorienteringen og er en vigtig identifikator i fremstillingen og forarbejdningen af ​​waferen. Wafere med forskellige diametre svarer til forskellige standarder for længden af ​​den flade kant eller hakket. Justeringskanterne er klassificeret som primær flade kant og sekundær flade kant. Den primære flade kant bruges primært til at bestemme den grundlæggende krystalorientering og forarbejdningsreference for waferen, mens den sekundære flade kant yderligere hjælper med præcis justering og forarbejdning, hvilket sikrer nøjagtig drift og ensartethed af waferen gennem hele produktionslinjen.

Tykkelse: Tykkelsen af ​​en wafer er typisk angivet i mikrometer (μm), med almindelige tykkelser mellem 100 μm og 1000 μm. Wafere i forskellige tykkelser er egnede til forskellige typer mikroelektroniske enheder. Tyndere wafere (f.eks. 100 μm - 300 μm) bruges ofte til chipfremstilling, der kræver streng tykkelseskontrol, hvilket reducerer chippens størrelse og vægt og øger integrationstætheden. Tykkere wafere (f.eks. 500 μm - 1000 μm) bruges i vid udstrækning i enheder, der kræver højere mekanisk styrke, såsom effekthalvlederkomponenter, for at sikre stabilitet under drift.

Overfladeruhed: Overfladeruhed er en af ​​nøgleparametrene til evaluering af waferkvalitet, da den direkte påvirker adhæsionen mellem waferen og efterfølgende aflejrede tyndfilmsmaterialer, såvel som enhedens elektriske ydeevne. Det udtrykkes normalt som root mean square (RMS) ruhed (i nm). Lavere overfladeruhed betyder, at waferoverfladen er glattere, hvilket hjælper med at reducere fænomener som elektronspredning og forbedrer enhedens ydeevne og pålidelighed. I avancerede halvlederfremstillingsprocesser bliver kravene til overfladeruhed stadig strengere, især til fremstilling af avancerede integrerede kredsløb, hvor overfladeruhed skal kontrolleres til et par nanometer eller endda lavere.

Total tykkelsesvariation (TTV): Total tykkelsesvariation refererer til forskellen mellem den maksimale og minimale tykkelse målt på flere punkter på waferoverfladen, typisk udtrykt i μm. En høj TTV kan føre til afvigelser i processer som fotolitografi og ætsning, hvilket påvirker enhedens ydeevne, konsistens og udbytte. Derfor er kontrol af TTV under waferfremstilling et vigtigt skridt i at sikre produktkvaliteten. Til fremstilling af højpræcisionsmikroelektroniske enheder kræves det, at TTV typisk ligger inden for et par mikrometer.

Bøjning: Bøjning refererer til afvigelsen mellem waferoverfladen og det ideelle flade plan, typisk målt i μm. Wafere med overdreven bøjning kan knække eller opleve ujævn belastning under efterfølgende bearbejdning, hvilket påvirker produktionseffektiviteten og produktkvaliteten. Især i processer, der kræver høj planhed, såsom fotolitografi, skal bøjningen kontrolleres inden for et specifikt område for at sikre nøjagtigheden og ensartetheden af ​​det fotolitografiske mønster.

Vridning: Vridning angiver afvigelsen mellem waferoverfladen og den ideelle sfæriske form, også målt i μm. Ligesom bøjning er vridning en vigtig indikator for waferens fladhed. Overdreven vridning påvirker ikke kun waferens placeringsnøjagtighed i behandlingsudstyr, men kan også forårsage problemer under chippens pakningsprocessen, såsom dårlig binding mellem chippen og emballagematerialet, hvilket igen påvirker enhedens pålidelighed. I high-end halvlederproduktion bliver kravene til vridning strengere for at imødekomme kravene fra avancerede chipfremstillings- og pakningsprocesser.

Kantprofil: Kantprofilen på en wafer er afgørende for dens efterfølgende bearbejdning og håndtering. Den er typisk specificeret af Edge Exclusion Zone (EEZ), som definerer afstanden fra waferkanten, hvor ingen bearbejdning er tilladt. En korrekt designet kantprofil og præcis EEZ-kontrol hjælper med at undgå kantfejl, spændingskoncentrationer og andre problemer under bearbejdningen, hvilket forbedrer den samlede waferkvalitet og -udbytte. I nogle avancerede fremstillingsprocesser kræves det, at kantprofilpræcisionen er på submikronniveau.

Partikelantal: Antallet og størrelsesfordelingen af ​​partikler på waferoverfladen påvirker ydeevnen af ​​mikroelektroniske enheder betydeligt. For store eller store partikler kan føre til enhedsfejl, såsom kortslutninger eller lækage, hvilket reducerer produktudbyttet. Derfor måles partikelantallet normalt ved at tælle partiklerne pr. arealenhed, såsom antallet af partikler større end 0,3 μm. Streng kontrol af partikelantallet under waferfremstilling er en vigtig foranstaltning for at sikre produktkvalitet. Avancerede rengøringsteknologier og et rent produktionsmiljø anvendes til at minimere partikelkontaminering på waferoverfladen.

Relateret produktion

Enkeltkrystal siliciumwafer Si-substrattype N/P Valgfri siliciumcarbidwafer

FZ CZ Si-wafer på lager 12 tommer siliciumwafer Prime eller Test