A félvezetőipar virágzó fejlesztési folyamatában, polírozott egykristályszilícium ostyákdöntő szerepet játszanak. Alapanyagként szolgálnak különféle mikroelektronikai eszközök gyártásához. A bonyolult és precíz integrált áramköröktől a nagy sebességű mikroprocesszorokig és többfunkciós érzékelőkig, polírozott egykristályszilícium ostyákelengedhetetlenek. A teljesítményükben és specifikációikban mutatkozó különbségek közvetlenül befolyásolják a végtermékek minőségét és teljesítményét. Az alábbiakban a polírozott egykristályos szilícium lapkák általános specifikációi és paraméterei találhatók:

Átmérő: A félvezető egykristályos szilícium lapkák méretét átmérőjük alapján mérik, és különféle specifikációkkal rendelkeznek. A szokásos átmérők a következők: 2 hüvelyk (50,8 mm), 3 hüvelyk (76,2 mm), 4 hüvelyk (100 mm), 5 hüvelyk (125 mm), 6 hüvelyk (150 mm), 8 hüvelyk (200 mm), 12 hüvelyk (300 mm) és 18 hüvelyk (450 mm). A különböző átmérők megfelelnek a különféle gyártási igényeknek és folyamatkövetelményeknek. Például a kisebb átmérőjű lapkákat általában speciális, kis térfogatú mikroelektronikai eszközökhöz használják, míg a nagyobb átmérőjű ostyák nagyobb gyártási hatékonyságot és költségelőnyöket mutatnak a nagyléptékű integrált áramkörök gyártásában. A felületi követelmények az egyoldalas polírozott (SSP) és a kétoldalas polírozott (DSP) kategóriába sorolhatók. Az egyoldalas polírozott ostyákat olyan eszközökhöz használják, amelyeknél az egyik oldal nagy síkságot igényel, például bizonyos érzékelőkhöz. A kétoldalas polírozott lapkákat általában integrált áramkörökhöz és más olyan termékekhez használják, amelyek mindkét felületen nagy pontosságot igényelnek. Felületi követelmények (kidolgozás): Egyoldalas polírozott SSP / Kétoldalas polírozott DSP.

Típus/adagolóanyag: (1) N-típusú félvezető: Amikor bizonyos szennyező atomokat vezetnek be a belső félvezetőbe, megváltoztatják a vezetőképességét. Például, ha ötértékű elemeket, például nitrogént (N), foszfort (P), arzént (As) vagy antimont (Sb) adunk hozzá, vegyértékelektronjaik kovalens kötést képeznek a környező szilíciumatomok vegyértékelektronjaival, így egy extra elektron marad, amelyet kovalens kötés nem köt meg. Ez a lyukkoncentrációnál nagyobb elektronkoncentrációt eredményez, és egy N típusú félvezetőt, más néven elektron típusú félvezetőt képez. Az N-típusú félvezetők kulcsfontosságúak olyan eszközök gyártásában, amelyeknek fő töltéshordozójaként elektronokra van szükség, mint például bizonyos teljesítményeszközök. (2) P-típusú félvezető: Ha háromértékű szennyező elemeket, például bórt (B), galliumot (Ga) vagy indiumot (In) viszünk be a szilícium félvezetőbe, a szennyező atomok vegyértékelektronjai kovalens kötést képeznek a környező szilíciumatomokkal, de hiányzik belőlük legalább egy vegyértékű elektron, és nem tudnak teljes kovalenciát képezni. Ez az elektronkoncentrációnál nagyobb lyukkoncentrációhoz vezet, és egy P-típusú félvezetőt, más néven lyuk típusú félvezetőt képez. A P-típusú félvezetők kulcsszerepet játszanak az olyan eszközök gyártásában, ahol a lyukak a fő töltéshordozók, mint például a diódák és bizonyos tranzisztorok.

Ellenállás: Az ellenállás kulcsfontosságú fizikai mennyiség, amely a polírozott egykristályos szilícium lapkák elektromos vezetőképességét méri. Értéke az anyag vezetőképességét tükrözi. Minél kisebb az ellenállás, annál jobb a szilícium lapka vezetőképessége; fordítva, minél nagyobb az ellenállás, annál gyengébb a vezetőképesség. A szilícium lapkák ellenállását a benne rejlő anyagtulajdonságok határozzák meg, és a hőmérsékletnek is jelentős hatása van. Általában a szilícium lapkák ellenállása a hőmérséklettel nő. A gyakorlati alkalmazásokban a különböző mikroelektronikai eszközök eltérő ellenállási követelményekkel rendelkeznek a szilícium lapkákhoz. Például az integrált áramkörök gyártásában használt lapkáknak az ellenállás pontos szabályozására van szükségük a stabil és megbízható eszközteljesítmény biztosítása érdekében.

Tájolás: Az ostya kristály orientációja a szilíciumrács krisztallográfiai irányát jelenti, amelyet jellemzően Miller-indexek határoznak meg, mint például (100), (110), (111) stb. A különböző kristályorientációk eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, például a vonalsűrűség, amely az orientációtól függően változik. Ez a különbség befolyásolhatja az ostya teljesítményét a következő feldolgozási lépésekben és a mikroelektronikai eszközök végső teljesítményét. A gyártási folyamat során a különböző eszközkövetelményeknek megfelelő tájolású szilícium lapka kiválasztása optimalizálhatja az eszköz teljesítményét, javíthatja a gyártás hatékonyságát és javíthatja a termék minőségét.

Lapos/bevágás: A szilícium lapka kerületén lévő lapos él (Flat) vagy V-bevágás (Notch) kritikus szerepet játszik a kristály orientációjának beállításában, és fontos azonosító az ostya gyártása és feldolgozása során. A különböző átmérőjű ostyák különböző szabványoknak felelnek meg a Flat vagy Notch hosszára vonatkozóan. Az igazítási élek elsődleges lapos és másodlagos laposra vannak osztva. Az elsődleges lap elsősorban az ostya alapvető kristályorientációjának és feldolgozási referenciájának meghatározására szolgál, míg a másodlagos lap további segítséget nyújt a precíz igazításban és feldolgozásban, biztosítva az ostya pontos működését és konzisztenciáját a teljes gyártósoron.

Vastagság: Az ostya vastagságát általában mikrométerben (μm) adják meg, a szokásos vastagság 100 μm és 1000 μm között van. A különböző vastagságú ostyák különböző típusú mikroelektronikai eszközökhöz alkalmasak. Vékonyabb ostyákat (pl. 100 μm – 300 μm) gyakran használnak olyan forgácsgyártáshoz, amely szigorú vastagságszabályozást igényel, csökkentve a chip méretét és súlyát, valamint növelve az integrációs sűrűséget. A vastagabb szeleteket (pl. 500 μm – 1000 μm) széles körben használják olyan eszközökben, amelyek nagyobb mechanikai szilárdságot igényelnek, mint például a teljesítmény félvezető eszközök, hogy biztosítsák a működés közbeni stabilitást.

Felületi érdesség: A felületi érdesség az egyik kulcsparaméter az ostya minőségének értékeléséhez, mivel közvetlenül befolyásolja az ostya és az azt követő vékonyréteg-anyagok közötti tapadást, valamint az eszköz elektromos teljesítményét. Általában négyzetes középértékben (RMS) fejezik ki (nm-ben). Az alacsonyabb felületi érdesség azt jelenti, hogy az ostya felülete simább, ami segít csökkenteni az olyan jelenségeket, mint az elektronszórás, és javítja az eszköz teljesítményét és megbízhatóságát. A fejlett félvezető-gyártási eljárásokban a felületi érdesség követelményei egyre szigorúbbak, különösen a csúcsminőségű integrált áramkörök gyártásánál, ahol a felületi érdesség néhány nanométerre vagy még ennél is kisebbre kell szabályozni.

Teljes vastagságváltozás (TTV): A teljes vastagságváltozás az ostya felületének több pontján mért maximális és minimális vastagság közötti különbségre utal, jellemzően μm-ben kifejezve. A magas TTV eltérésekhez vezethet az olyan eljárásokban, mint a fotolitográfia és a maratás, ami befolyásolja az eszköz teljesítményének konzisztenciáját és hozamát. Ezért a TTV vezérlése az ostyagyártás során kulcsfontosságú lépés a termékminőség biztosításában. A nagy pontosságú mikroelektronikai eszközök gyártásához a TTV-nek általában néhány mikrométeren belül kell lennie.

Bow: Az ív az ostya felülete és az ideális sík sík közötti eltérésre utal, jellemzően μm-ben mérve. A túlzottan hajlított ostyák eltörhetnek vagy egyenetlen feszültséget tapasztalhatnak a későbbi feldolgozás során, ami befolyásolja a gyártás hatékonyságát és a termék minőségét. Különösen a nagy síkságot igénylő eljárásoknál, mint például a fotolitográfia, a meghajlást meghatározott tartományon belül kell szabályozni a fotolitográfiai minta pontosságának és konzisztenciájának biztosítása érdekében.

Warp: A vetemedés az ostya felülete és az ideális gömbforma közötti eltérést jelzi, szintén μm-ben mérve. Az íjhoz hasonlóan a vetemedés is az ostya laposságának fontos mutatója. A túlzott vetemedés nemcsak az ostya elhelyezési pontosságát befolyásolja a feldolgozó berendezésekben, hanem problémákat is okozhat a chip-csomagolási folyamat során, például a chip és a csomagolóanyag közötti rossz tapadást, ami viszont befolyásolja az eszköz megbízhatóságát. A csúcsminőségű félvezetőgyártásban a vetemítési követelmények egyre szigorúbbak, hogy megfeleljenek a fejlett chipgyártási és -csomagolási eljárások követelményeinek.

Élprofil: Az ostya élprofilja kritikus fontosságú a későbbi feldolgozás és kezelés szempontjából. Általában az élkizárási zóna (EEZ) határozza meg, amely meghatározza azt a távolságot a lapka szélétől, ahol a feldolgozás nem megengedett. A megfelelően megtervezett élprofil és a precíz KEZ-szabályozás segít elkerülni az élhibákat, a feszültségkoncentrációkat és egyéb problémákat a feldolgozás során, javítva az ostya általános minőségét és hozamát. Egyes fejlett gyártási folyamatokban az élprofil pontosságának mikron alattinak kell lennie.

Részecskeszám: Az ostya felületén lévő részecskék száma és méret szerinti eloszlása ​​jelentősen befolyásolja a mikroelektronikai eszközök teljesítményét. A túlzott vagy nagy részecskék az eszköz meghibásodásához, például rövidzárlathoz vagy szivárgáshoz vezethetnek, ami csökkenti a termékhozamot. Ezért a részecskeszámot általában úgy mérik, hogy megszámolják az egységnyi területre eső részecskéket, például a 0,3 μm-nél nagyobb részecskék számát. A részecskeszám szigorú ellenőrzése az ostyagyártás során elengedhetetlen intézkedés a termékminőség biztosításához. A korszerű tisztítási technológiák és a tiszta gyártási környezet minimálisra csökkenti az ostya felületén lévő részecskék szennyeződését.

Kapcsolódó gyártás

Egykristályos szilícium ostya Si szubsztrát típus, N/P opcionális szilícium-karbid lapka

FZ CZ Si ostya raktáron 12 hüvelykes szilikon ostya Prime vagy Test