Pusvadītāju nozares plaukstošajā attīstības procesā pulēts monokristālssilīcija vafelesspēlē izšķirošu lomu. Tie kalpo kā pamatmateriāls dažādu mikroelektronisko ierīču ražošanai. No sarežģītām un precīzām integrētām shēmām līdz ātrdarbīgiem mikroprocesoriem un daudzfunkcionāliem sensoriem, pulēta monokristālasilīcija vafelesir būtiski. To veiktspējas un specifikāciju atšķirības tieši ietekmē galaproduktu kvalitāti un veiktspēju. Tālāk ir norādītas pulētu monokristāla silīcija vafeļu kopīgās specifikācijas un parametri:

Diametrs: pusvadītāju monokristāla silīcija plātņu izmēru mēra pēc to diametra, un tiem ir dažādas specifikācijas. Parastie diametri ir 2 collas (50,8 mm), 3 collas (76,2 mm), 4 collas (100 mm), 5 collas (125 mm), 6 collas (150 mm), 8 collas (200 mm), 12 collas (300 mm) un 18 collas (450 mm). Dažādi diametri ir piemēroti dažādām ražošanas vajadzībām un procesa prasībām. Piemēram, mazāka diametra vafeles parasti izmanto īpašām, maza apjoma mikroelektroniskām ierīcēm, savukārt lielāka diametra vafeles demonstrē augstāku ražošanas efektivitāti un izmaksu priekšrocības liela mēroga integrālo shēmu ražošanā. Virsmas prasības tiek klasificētas kā vienpusēji pulēta (SSP) un divpusēja pulēta (DSP). Vienpusējas pulētas vafeles tiek izmantotas ierīcēm, kurām vienai pusei nepieciešams augsts līdzenums, piemēram, noteiktiem sensoriem. Divpusējas pulētas vafeles parasti izmanto integrālajām shēmām un citiem izstrādājumiem, kam nepieciešama augsta precizitāte uz abām virsmām. Virsmas prasības (apdare): vienpusēja pulēta SSP / divpusēja pulēta DSP.

Tips/piedeva: (1) N-tipa pusvadītājs: kad iekšpusvadītājā tiek ievadīti noteikti piemaisījumu atomi, tie maina tā vadītspēju. Piemēram, ja tiek pievienoti piecvērtīgie elementi, piemēram, slāpeklis (N), fosfors (P), arsēns (As) vai antimons (Sb), to valences elektroni veido kovalentās saites ar apkārtējo silīcija atomu valences elektroniem, atstājot papildu elektronu, kas nav saistīts ar kovalento saiti. Tā rezultātā elektronu koncentrācija ir lielāka par caurumu koncentrāciju, veidojot N tipa pusvadītāju, kas pazīstams arī kā elektronu tipa pusvadītājs. N-veida pusvadītājiem ir izšķiroša nozīme tādu ierīču ražošanā, kurām nepieciešami elektroni kā galvenie lādiņu nesēji, piemēram, noteiktas jaudas ierīces. (2) P-tipa pusvadītājs: ja silīcija pusvadītājā tiek ievadīti trīsvērtīgie piemaisījumu elementi, piemēram, bors (B), gallijs (Ga) vai indijs (In), piemaisījuma atomu valences elektroni veido kovalentās saites ar apkārtējiem silīcija atomiem, taču tiem trūkst vismaz viena valences elektrona un tie nevar izveidot pilnīgu kovalentu savienojumu. Tas noved pie cauruma koncentrācijas, kas ir lielāka par elektronu koncentrāciju, veidojot P veida pusvadītāju, kas pazīstams arī kā cauruma tipa pusvadītājs. P veida pusvadītājiem ir galvenā loma tādu ierīču ražošanā, kurās caurumi kalpo kā galvenie lādiņu nesēji, piemēram, diodes un noteikti tranzistori.

Pretestība: pretestība ir galvenais fiziskais lielums, kas mēra pulēta monokristāla silīcija plātņu elektrisko vadītspēju. Tās vērtība atspoguļo materiāla vadītspēju. Jo zemāka pretestība, jo labāka ir silīcija plāksnītes vadītspēja; otrādi, jo lielāka pretestība, jo sliktāka vadītspēja. Silīcija vafeļu pretestību nosaka to raksturīgās materiāla īpašības, un arī temperatūrai ir būtiska ietekme. Parasti silīcija plāksnīšu pretestība palielinās līdz ar temperatūru. Praktiskā pielietojumā dažādām mikroelektroniskajām ierīcēm ir atšķirīgas pretestības prasības silīcija plāksnēm. Piemēram, plāksnēm, ko izmanto integrālo shēmu ražošanā, ir nepieciešama precīza pretestības kontrole, lai nodrošinātu stabilu un uzticamu ierīces darbību.

Orientācija: vafeles kristāla orientācija atspoguļo silīcija režģa kristalogrāfisko virzienu, ko parasti nosaka Millera indeksi, piemēram, (100), (110), (111) utt. Dažādām kristālu orientācijām ir dažādas fizikālās īpašības, piemēram, līniju blīvums, kas mainās atkarībā no orientācijas. Šī atšķirība var ietekmēt vafeļu veiktspēju turpmākajos apstrādes posmos un mikroelektronisko ierīču galīgo veiktspēju. Ražošanas procesā izvēloties silīcija vafeles ar atbilstošu orientāciju dažādām ierīces prasībām, var optimizēt ierīces veiktspēju, uzlabot ražošanas efektivitāti un uzlabot produkta kvalitāti.

Plakana/iecirtums: plakanajai malai (plakanai) vai V veida iecirtumam (iecirtumam) uz silīcija vafeles apkārtmēra ir izšķiroša nozīme kristāla orientācijas izlīdzināšanā, un tā ir svarīgs identifikators vafeles ražošanā un apstrādē. Dažāda diametra vafeles atbilst dažādiem Flat vai Notch garuma standartiem. Izlīdzināšanas malas iedala primārajā plakanajā un sekundārajā plakanajā. Primāro plakanu galvenokārt izmanto, lai noteiktu vafeles pamata kristāla orientāciju un apstrādes atsauci, savukārt sekundārais dzīvoklis palīdz precīzi izlīdzināt un apstrādāt, nodrošinot precīzu vafeles darbību un konsistenci visā ražošanas līnijā.

Biezums: vafeles biezumu parasti norāda mikrometros (μm), parasti biezums ir no 100 μm līdz 1000 μm. Dažāda biezuma vafeles ir piemērotas dažāda veida mikroelektroniskām ierīcēm. Plānākas vafeles (piemēram, 100 μm – 300 μm) bieži izmanto mikroshēmu ražošanā, kas prasa stingru biezuma kontroli, samazinot mikroshēmas izmēru un svaru un palielinot integrācijas blīvumu. Biezākas vafeles (piemēram, 500μm – 1000μm) plaši izmanto ierīcēs, kurām nepieciešama lielāka mehāniskā izturība, piemēram, jaudas pusvadītāju ierīcēs, lai nodrošinātu stabilitāti darbības laikā.

Virsmas raupjums: Virsmas raupjums ir viens no galvenajiem parametriem, lai novērtētu vafeļu kvalitāti, jo tas tieši ietekmē saķeri starp vafeles un pēc tam uzklātajiem plānās kārtiņas materiāliem, kā arī ierīces elektrisko veiktspēju. To parasti izsaka kā vidējo kvadrātisko (RMS) raupjumu (nm). Zemāks virsmas raupjums nozīmē, ka vafeļu virsma ir gludāka, kas palīdz samazināt tādas parādības kā elektronu izkliede un uzlabo ierīces veiktspēju un uzticamību. Uzlabotos pusvadītāju ražošanas procesos virsmas raupjuma prasības kļūst arvien stingrākas, īpaši augstas klases integrālo shēmu ražošanā, kur virsmas raupjums jākontrolē līdz dažiem nanometriem vai pat zemākam.

Kopējā biezuma variācija (TTV): kopējā biezuma variācija attiecas uz starpību starp maksimālo un minimālo biezumu, kas izmērīts vairākos vafeles virsmas punktos, parasti izteikts μm. Augsts TTV var izraisīt novirzes tādos procesos kā fotolitogrāfija un kodināšana, ietekmējot ierīces veiktspējas konsekvenci un ražīgumu. Tāpēc TTV kontrole vafeļu ražošanas laikā ir galvenais solis produkta kvalitātes nodrošināšanā. Augstas precizitātes mikroelektronisko ierīču ražošanai TTV parasti ir jāatrodas dažu mikrometru robežās.

Priekšgals: loks attiecas uz novirzi starp vafeles virsmu un ideālu plakanu plakni, ko parasti mēra μm. Vafeles ar pārmērīgu noliekšanos turpmākās apstrādes laikā var salūzt vai piedzīvot nevienmērīgu slodzi, tādējādi ietekmējot ražošanas efektivitāti un produkta kvalitāti. Īpaši procesos, kuriem nepieciešams augsts plakanums, piemēram, fotolitogrāfija, noliekšanās jākontrolē noteiktā diapazonā, lai nodrošinātu fotolitogrāfiskā raksta precizitāti un konsekvenci.

Velki: deformācija norāda novirzi starp vafeles virsmu un ideālo sfērisko formu, ko mēra arī μm. Līdzīgi kā loks, deformācija ir svarīgs vafeļu plakanuma rādītājs. Pārmērīga deformācija ne tikai ietekmē vafeļu izvietošanas precizitāti apstrādes iekārtās, bet arī var radīt problēmas mikroshēmu iepakošanas procesā, piemēram, sliktu saķeri starp mikroshēmu un iepakojuma materiālu, kas savukārt ietekmē ierīces uzticamību. Augstākās klases pusvadītāju ražošanā prasības metināšanai kļūst arvien stingrākas, lai apmierinātu progresīvu mikroshēmu ražošanas un iepakošanas procesu prasības.

Malas profils: vafeles malas profils ir ļoti svarīgs tās turpmākajai apstrādei un apstrādei. To parasti nosaka malu izslēgšanas zona (EEZ), kas nosaka attālumu no vafeles malas, kurā apstrāde nav atļauta. Pareizi izstrādāts malu profils un precīza EEZ kontrole palīdz izvairīties no malu defektiem, sprieguma koncentrācijas un citām problēmām apstrādes laikā, uzlabojot kopējo plāksnīšu kvalitāti un ražu. Dažos progresīvos ražošanas procesos malu profila precizitātei ir jābūt zem mikronu līmeņa.

Daļiņu skaits: daļiņu skaita un izmēra sadalījums uz vafeļu virsmas būtiski ietekmē mikroelektronisko ierīču veiktspēju. Pārmērīgas vai lielas daļiņas var izraisīt ierīces kļūmes, piemēram, īssavienojumus vai noplūdi, tādējādi samazinot produkta iznākumu. Tāpēc daļiņu skaitu parasti mēra, skaitot daļiņas uz laukuma vienību, piemēram, daļiņu skaitu, kas lielākas par 0,3 μm. Stingra daļiņu skaita kontrole vafeļu ražošanas laikā ir būtisks pasākums produktu kvalitātes nodrošināšanai. Lai samazinātu daļiņu piesārņojumu uz vafeļu virsmas, tiek izmantotas uzlabotas tīrīšanas tehnoloģijas un tīra ražošanas vide.

Saistītā ražošana

Viena kristāla silīcija vafele Si substrāta tips N/P pēc izvēles silīcija karbīda vafele

FZ CZ Si vafele noliktavā 12 collu silīcija vafele Prime vai Test