U procesu brzog razvoja poluprovodničke industrije, polirani monokristalsilicijumske pločiceigraju ključnu ulogu. Služe kao osnovni materijal za proizvodnju raznih mikroelektronskih uređaja. Od složenih i preciznih integriranih krugova do brzih mikroprocesora i multifunkcionalnih senzora, polirani monokristalsilicijumske pločicesu bitne. Razlike u njihovim performansama i specifikacijama direktno utiču na kvalitet i performanse konačnih proizvoda. U nastavku su navedene uobičajene specifikacije i parametri poliranih monokristalnih silicijumskih pločica:

Prečnik: Veličina poluprovodničkih monokristalnih silicijumskih pločica mjeri se njihovim prečnikom, a dolaze u različitim specifikacijama. Uobičajeni prečnici uključuju 2 inča (50,8 mm), 3 inča (76,2 mm), 4 inča (100 mm), 5 inča (125 mm), 6 inča (150 mm), 8 inča (200 mm), 12 inča (300 mm) i 18 inča (450 mm). Različiti prečnici su pogodni za različite proizvodne potrebe i zahtjeve procesa. Na primjer, pločice manjeg prečnika se obično koriste za posebne mikroelektronske uređaje malog obima, dok pločice većeg prečnika pokazuju veću efikasnost proizvodnje i prednosti u troškovima u proizvodnji integrisanih kola velikih razmjera. Zahtjevi za površinu se kategorizuju kao jednostrano polirane (SSP) i dvostrano polirane (DSP). Jednostrano polirane pločice se koriste za uređaje koji zahtijevaju visoku ravnost na jednoj strani, kao što su određeni senzori. Dvostrano polirane pločice se obično koriste za integrisana kola i druge proizvode koji zahtijevaju visoku preciznost na obje površine. Zahtjev za površinu (završna obrada): SSP polirana s jedne strane / DSP polirana s obje strane.

Tip/Dopant: (1) Poluprovodnik N-tipa: Kada se određeni atomi nečistoća uvedu u intrinzični poluprovodnik, oni mijenjaju njegovu provodljivost. Na primjer, kada se dodaju petovalentni elementi poput dušika (N), fosfora (P), arsena (As) ili antimona (Sb), njihovi valentni elektroni formiraju kovalentne veze s valentnim elektronima okolnih atoma silicija, ostavljajući dodatni elektron koji nije vezan kovalentnom vezom. To rezultira koncentracijom elektrona većom od koncentracije šupljina, formirajući poluprovodnik N-tipa, također poznat kao poluprovodnik elektronskog tipa. Poluprovodnici N-tipa su ključni u proizvodnji uređaja kojima su potrebni elektroni kao glavni nosioci naboja, kao što su određeni uređaji za napajanje. (2) Poluprovodnik P-tipa: Kada se trovalentni elementi nečistoća poput bora (B), galija (Ga) ili indija (In) uvedu u poluprovodnik silicija, valentni elektroni atoma nečistoća formiraju kovalentne veze s okolnim atomima silicija, ali im nedostaje barem jedan valentni elektron i ne mogu formirati potpunu kovalentnu vezu. To dovodi do veće koncentracije šupljina od koncentracije elektrona, formirajući poluprovodnik P-tipa, također poznat kao poluprovodnik šupljinskog tipa. Poluprovodnici P-tipa igraju ključnu ulogu u proizvodnji uređaja gdje šupljine služe kao glavni nosioci naboja, kao što su diode i određeni tranzistori.

Otpornost: Otpornost je ključna fizička veličina koja mjeri električnu provodljivost poliranih monokristalnih silicijumskih pločica. Njena vrijednost odražava provodne performanse materijala. Što je otpornost niža, to je provodljivost silicijumske pločice bolja; obrnuto, što je otpornost veća, to je provodljivost lošija. Otpornost silicijumskih pločica određena je njihovim inherentnim svojstvima materijala, a temperatura također ima značajan utjecaj. Općenito, otpornost silicijumskih pločica raste s temperaturom. U praktičnim primjenama, različiti mikroelektronski uređaji imaju različite zahtjeve za otpornošću silicijumskih pločica. Na primjer, pločice koje se koriste u proizvodnji integriranih kola zahtijevaju preciznu kontrolu otpornosti kako bi se osigurale stabilne i pouzdane performanse uređaja.

Orijentacija: Kristalna orijentacija pločice predstavlja kristalografski smjer silicijumske rešetke, obično određen Millerovim indeksima kao što su (100), (110), (111) itd. Različite kristalne orijentacije imaju različita fizička svojstva, kao što je gustoća linija, koja varira u zavisnosti od orijentacije. Ova razlika može uticati na performanse pločice u narednim koracima obrade i konačne performanse mikroelektronskih uređaja. U procesu proizvodnje, odabir silicijumske pločice s odgovarajućom orijentacijom za različite zahtjeve uređaja može optimizirati performanse uređaja, poboljšati efikasnost proizvodnje i poboljšati kvalitet proizvoda.

Ravna ivica/Zarez: Ravna ivica (ravna) ili V-zarez (zarez) na obodu silicijumske pločice igra ključnu ulogu u poravnanju orijentacije kristala i važan je identifikator u proizvodnji i obradi pločice. Pločice različitih promjera odgovaraju različitim standardima za dužinu ravne i zarezne ivice. Rubovi za poravnanje se klasifikuju u primarne ravne i sekundarne ravne. Primarna ravna ivica se uglavnom koristi za određivanje osnovne orijentacije kristala i reference obrade pločice, dok sekundarna ravna ivica dodatno pomaže u preciznom poravnanju i obradi, osiguravajući tačan rad i konzistentnost pločice kroz cijelu proizvodnu liniju.

Debljina: Debljina pločice se obično navodi u mikrometrima (μm), s uobičajenim rasponom debljine između 100μm i 1000μm. Pločice različitih debljina pogodne su za različite vrste mikroelektronskih uređaja. Tanje pločice (npr. 100μm – 300μm) često se koriste za proizvodnju čipova koja zahtijeva strogu kontrolu debljine, smanjujući veličinu i težinu čipa i povećavajući gustoću integracije. Deblje pločice (npr. 500μm – 1000μm) se široko koriste u uređajima koji zahtijevaju veću mehaničku čvrstoću, kao što su poluprovodnički uređaji snage, kako bi se osigurala stabilnost tokom rada.

Hrapavost površine: Hrapavost površine jedan je od ključnih parametara za procjenu kvalitete pločice, jer direktno utječe na prianjanje između pločice i naknadno deponiranih tankoslojnih materijala, kao i na električne performanse uređaja. Obično se izražava kao efektivna vrijednost hrapavosti (RMS) (u nm). Manja hrapavost površine znači da je površina pločice glatkija, što pomaže u smanjenju fenomena poput raspršenja elektrona i poboljšava performanse i pouzdanost uređaja. U naprednim procesima proizvodnje poluprovodnika, zahtjevi za hrapavost površine postaju sve stroži, posebno za proizvodnju vrhunskih integriranih kola, gdje se hrapavost površine mora kontrolirati na nekoliko nanometara ili čak i niže.

Ukupna varijacija debljine (TTV): Ukupna varijacija debljine odnosi se na razliku između maksimalne i minimalne debljine izmjerene na više tačaka na površini pločice, obično izraženu u μm. Visoka TTV može dovesti do odstupanja u procesima kao što su fotolitografija i nagrizanje, što utiče na konzistentnost performansi uređaja i prinos. Stoga je kontrola TTV-a tokom proizvodnje pločice ključni korak u osiguravanju kvaliteta proizvoda. Za proizvodnju visokopreciznih mikroelektronskih uređaja, TTV obično mora biti unutar nekoliko mikrometara.

Savijanje: Savijanje se odnosi na odstupanje između površine pločice i idealne ravne ravni, obično mjereno u μm. Pločice s prekomjernim savijanjem mogu se slomiti ili biti izložene neravnomjernom naprezanju tokom naknadne obrade, što utiče na efikasnost proizvodnje i kvalitet proizvoda. Posebno u procesima koji zahtijevaju visoku ravnost, kao što je fotolitografija, savijanje se mora kontrolisati unutar određenog raspona kako bi se osigurala tačnost i konzistentnost fotolitografskog uzorka.

Iskrivljenje: Iskrivljenje označava odstupanje između površine pločice i idealnog sfernog oblika, također mjereno u μm. Slično kao i luk, iskrivljenje je važan pokazatelj ravnosti pločice. Prekomjerno iskrivljenje ne samo da utiče na tačnost postavljanja pločice u opremu za obradu, već može uzrokovati i probleme tokom procesa pakovanja čipa, kao što je loše vezivanje između čipa i materijala za pakovanje, što zauzvrat utiče na pouzdanost uređaja. U proizvodnji vrhunskih poluprovodnika, zahtjevi za iskrivljenjem postaju sve stroži kako bi se zadovoljili zahtjevi naprednih procesa proizvodnje i pakovanja čipova.

Profil ivice: Profil ivice pločice je ključan za njenu kasniju obradu i rukovanje. Obično je određen Zonom isključenja ivice (EEZ), koja definira udaljenost od ivice pločice gdje nije dozvoljena obrada. Pravilno dizajniran profil ivice i precizna EEZ kontrola pomažu u izbjegavanju defekata na ivicama, koncentracija napona i drugih problema tokom obrade, poboljšavajući ukupni kvalitet i prinos pločice. U nekim naprednim proizvodnim procesima, preciznost profila ivice mora biti na submikronskom nivou.

Broj čestica: Broj i raspodjela veličine čestica na površini pločice značajno utiču na performanse mikroelektronskih uređaja. Prekomjerne ili velike čestice mogu dovesti do kvarova uređaja, kao što su kratki spojevi ili curenje, smanjujući prinos proizvoda. Stoga se broj čestica obično mjeri brojanjem čestica po jedinici površine, kao što je broj čestica većih od 0,3 μm. Stroga kontrola broja čestica tokom proizvodnje pločice je bitna mjera za osiguranje kvaliteta proizvoda. Napredne tehnologije čišćenja i čisto proizvodno okruženje koriste se kako bi se minimizirala kontaminacija česticama na površini pločice.

Povezana proizvodnja

Monokristalna silicijeva pločica Tip Si podloge N/P Opcionalna silicijeva karbidna pločica

FZ CZ Si wafer na lageru 12-inčni Silicijumski wafer Prime ili Test