У процесі бурхливого розвитку напівпровідникової промисловості полірований монокристалкремнієві пластинивідіграють вирішальну роль. Вони служать основним матеріалом для виробництва різноманітних мікроелектронних пристроїв. Від складних і точних інтегральних схем до високошвидкісних мікропроцесорів і багатофункціональних датчиків, поліровані монокристалічнікремнієві пластиниє важливими. Різниця в їхній продуктивності та специфікаціях безпосередньо впливає на якість та продуктивність кінцевої продукції. Нижче наведено загальні специфікації та параметри полірованих монокристалічних кремнієвих пластин:

Діаметр: Розмір напівпровідникових монокристалічних кремнієвих пластин вимірюється їх діаметром, і вони бувають різних характеристик. Поширені діаметри включають 2 дюйми (50,8 мм), 3 дюйми (76,2 мм), 4 дюйми (100 мм), 5 дюймів (125 мм), 6 дюймів (150 мм), 8 дюймів (200 мм), 12 дюймів (300 мм) та 18 дюймів (450 мм). Різні діаметри підходять для різних виробничих потреб та вимог процесу. Наприклад, пластини меншого діаметра зазвичай використовуються для спеціальних мікроелектронних пристроїв малого обсягу, тоді як пластини більшого діаметра демонструють вищу ефективність виробництва та переваги у вартості у великомасштабному виробництві інтегральних схем. Вимоги до поверхні класифікуються як односторонньо поліровані (SSP) та двосторонньо поліровані (DSP). Односторонньо поліровані пластини використовуються для пристроїв, що потребують високої площинності з одного боку, таких як деякі датчики. Двосторонньо поліровані пластини зазвичай використовуються для інтегральних схем та інших виробів, що потребують високої точності на обох поверхнях. Вимоги до поверхні (обробка): Одностороннє полірування SSP / Двостороннє полірування DSP.

Тип/Домішка: (1) Напівпровідник N-типу: Коли певні домішкові атоми вводяться у власний напівпровідник, вони змінюють його провідність. Наприклад, коли додаються п'ятивалентні елементи, такі як азот (N), фосфор (P), миш'як (As) або сурма (Sb), їхні валентні електрони утворюють ковалентні зв'язки з валентними електронами навколишніх атомів кремнію, залишаючи додатковий електрон, не пов'язаний ковалентним зв'язком. Це призводить до концентрації електронів, більшої за концентрацію дірок, утворюючи напівпровідник N-типу, також відомий як напівпровідник електронного типу. Напівпровідники N-типу мають вирішальне значення у виробництві пристроїв, які потребують електронів як основних носіїв заряду, таких як деякі енергетичні пристрої. (2) Напівпровідник P-типу: Коли тривалентні домішкові елементи, такі як бор (B), галій (Ga) або індій (In), вводяться у кремнієвий напівпровідник, валентні електрони домішкових атомів утворюють ковалентні зв'язки з навколишніми атомами кремнію, але їм бракує принаймні одного валентного електрона, і вони не можуть утворити повний ковалентний зв'язок. Це призводить до концентрації дірок, більшої за концентрацію електронів, утворюючи напівпровідник P-типу, також відомий як напівпровідник діркового типу. Напівпровідники P-типу відіграють ключову роль у виробництві пристроїв, де дірки служать основними носіями заряду, таких як діоди та деякі транзистори.

Питомий опір: Питомий опір – це ключова фізична величина, яка вимірює електропровідність полірованих монокристалічних кремнієвих пластин. Його значення відображає провідні властивості матеріалу. Чим нижчий питомий опір, тим краща провідність кремнієвої пластини; і навпаки, чим вищий питомий опір, тим гірша провідність. Питомий опір кремнієвих пластин визначається їхніми властивостями матеріалу, а також температура має значний вплив. Як правило, питомий опір кремнієвих пластин зростає з температурою. У практичному застосуванні різні мікроелектронні пристрої мають різні вимоги до питомого опору кремнієвих пластин. Наприклад, пластини, що використовуються у виробництві інтегральних схем, потребують точного контролю питомого опору для забезпечення стабільної та надійної роботи пристрою.

Орієнтація: Орієнтація кристалів пластини відображає кристалографічний напрямок кремнієвої решітки, який зазвичай визначається індексами Міллера, такими як (100), (110), (111) тощо. Різні орієнтації кристалів мають різні фізичні властивості, такі як щільність ліній, яка змінюється залежно від орієнтації. Ця різниця може впливати на продуктивність пластини на наступних етапах обробки та кінцеву продуктивність мікроелектронних пристроїв. У процесі виробництва вибір кремнієвої пластини з відповідною орієнтацією для різних вимог до пристрою може оптимізувати продуктивність пристрою, підвищити ефективність виробництва та покращити якість продукції.

Плоский край/Виїмка: Плоский край (Плоский край) або V-подібний виїмка (Виїмка) по колу кремнієвої пластини відіграє вирішальну роль у вирівнюванні орієнтації кристалів і є важливим ідентифікатором у виробництві та обробці пластини. Пластини різного діаметра відповідають різним стандартам довжини плоского краю або виїмки. Вирівнювальні краї класифікуються на первинні плоскі та вторинні плоскі. Первинна плоска частина в основному використовується для визначення базової орієнтації кристалів та орієнтації обробки пластини, тоді як вторинна плоска частина додатково допомагає в точному вирівнюванні та обробці, забезпечуючи точну роботу та узгодженість пластини на всій виробничій лінії.

Товщина: Товщина пластини зазвичай визначається в мікрометрах (мкм), при цьому загальний діапазон товщини становить від 100 мкм до 1000 мкм. Пластини різної товщини підходять для різних типів мікроелектронних пристроїв. Тонші пластини (наприклад, 100 мкм – 300 мкм) часто використовуються для виробництва мікросхем, що вимагає суворого контролю товщини, зменшуючи розмір і вагу мікросхеми та збільшуючи щільність інтеграції. Товстіші пластини (наприклад, 500 мкм – 1000 мкм) широко використовуються в пристроях, що потребують підвищеної механічної міцності, таких як силові напівпровідникові прилади, для забезпечення стабільності під час роботи.

Шорсткість поверхні: Шорсткість поверхні є одним з ключових параметрів для оцінки якості пластини, оскільки вона безпосередньо впливає на адгезію між пластиною та наступними нанесеними тонкоплівковими матеріалами, а також на електричні характеристики пристрою. Зазвичай вона виражається як середньоквадратична (RMS) шорсткість (у нм). Менша шорсткість поверхні означає, що поверхня пластини більш гладка, що допомагає зменшити такі явища, як розсіювання електронів, та покращує продуктивність і надійність пристрою. У передових процесах виробництва напівпровідників вимоги до шорсткості поверхні стають дедалі суворішими, особливо для виробництва високоякісних інтегральних схем, де шорсткість поверхні повинна контролюватися до кількох нанометрів або навіть нижче.

Загальна варіація товщини (TTV): Загальна варіація товщини – це різниця між максимальною та мінімальною товщинами, виміряними в кількох точках поверхні пластини, зазвичай виражається в мкм. Висока TTV може призвести до відхилень у таких процесах, як фотолітографія та травлення, що впливає на стабільність продуктивності пристрою та його вихід. Тому контроль TTV під час виробництва пластин є ключовим кроком у забезпеченні якості продукції. Для виробництва високоточних мікроелектронних пристроїв TTV зазвичай має бути в межах кількох мікрометрів.

Вигин: Вигин – це відхилення між поверхнею пластини та ідеально плоскою площиною, яке зазвичай вимірюється в мкм. Пластини з надмірним вигином можуть зламатися або зазнати нерівномірного напруження під час подальшої обробки, що впливає на ефективність виробництва та якість продукції. Особливо в процесах, що вимагають високої площинності, таких як фотолітографія, вигин необхідно контролювати в певному діапазоні, щоб забезпечити точність та узгодженість фотолітографічного малюнка.

Деформація: Деформація вказує на відхилення між поверхнею пластини та ідеальною сферичною формою, також вимірюється в мкм. Подібно до вигину, деформація є важливим показником площинності пластини. Надмірна деформація не тільки впливає на точність розміщення пластини в технологічному обладнанні, але й може спричинити проблеми під час процесу упаковки мікросхем, такі як погане зчеплення між мікросхемою та пакувальним матеріалом, що, у свою чергу, впливає на надійність пристрою. У виробництві високоякісних напівпровідників вимоги до деформації стають все суворішими, щоб відповідати вимогам передових процесів виробництва та упаковки мікросхем.

Профіль краю: Профіль краю пластини має вирішальне значення для її подальшої обробки та маніпулювання. Зазвичай він визначається зоною виключення краю (EEZ), яка визначає відстань від краю пластини, де обробка заборонена. Правильно розроблений профіль краю та точний контроль EEZ допомагають уникнути дефектів краю, концентрації напружень та інших проблем під час обробки, покращуючи загальну якість та вихід пластини. У деяких передових виробничих процесах точність профілю краю потрібна на субмікронному рівні.

Кількість частинок: Кількість та розподіл розмірів частинок на поверхні пластини суттєво впливають на продуктивність мікроелектронних пристроїв. Надмірна або велика кількість частинок може призвести до відмов пристроїв, таких як коротке замикання або витік, що зменшує вихід продукції. Тому кількість частинок зазвичай вимірюється шляхом підрахунку частинок на одиницю площі, наприклад, кількості частинок розміром більше 0,3 мкм. Суворий контроль кількості частинок під час виробництва пластин є важливим заходом для забезпечення якості продукції. Для мінімізації забруднення частинками на поверхні пластин використовуються передові технології очищення та чисте виробниче середовище.

Супутнє виробництво

Монокристалічна кремнієва пластина, тип підкладки Si, N/P (необов'язково), карбід кремнієва пластина

Кремнієва пластина FZ CZ в наявності, 12-дюймова кремнієва пластина Prime або Test