I den blomstrande utvecklingsprocessen inom halvledarindustrin, polerade enkristallerkiselskivorspelar en avgörande roll. De fungerar som grundmaterial för produktion av olika mikroelektroniska enheter. Från komplexa och exakta integrerade kretsar till höghastighetsmikroprocessorer och multifunktionella sensorer, polerade enkristallerkiselskivorär viktiga. Skillnaderna i deras prestanda och specifikationer påverkar direkt slutprodukternas kvalitet och prestanda. Nedan följer de vanliga specifikationerna och parametrarna för polerade enkristallkiselskivor:

Diameter: Storleken på halvledande enkristallkiselskivor mäts med hjälp av deras diameter, och de finns i en mängd olika specifikationer. Vanliga diametrar inkluderar 2 tum (50,8 mm), 3 tum (76,2 mm), 4 tum (100 mm), 5 tum (125 mm), 6 tum (150 mm), 8 tum (200 mm), 12 tum (300 mm) och 18 tum (450 mm). Olika diametrar är lämpliga för olika produktionsbehov och processkrav. Till exempel används skivor med mindre diameter ofta för speciella mikroelektroniska enheter med liten volym, medan skivor med större diameter uppvisar högre produktionseffektivitet och kostnadsfördelar vid storskalig tillverkning av integrerade kretsar. Ytkrav kategoriseras som enkelsidigt polerade (SSP) och dubbelsidigt polerade (DSP). Enkelsidigt polerade skivor används för enheter som kräver hög planhet på ena sidan, såsom vissa sensorer. Dubbelsidigt polerade skivor används ofta för integrerade kretsar och andra produkter som kräver hög precision på båda ytorna. Ytkrav (finish): Enkelsidigt polerad SSP / Dubbelsidigt polerad DSP.

Typ/Dopämne: (1) N-typ halvledare: När vissa föroreningsatomer introduceras i den inneboende halvledaren förändrar de dess konduktivitet. Till exempel, när femvärda element som kväve (N), fosfor (P), arsenik (As) eller antimon (Sb) tillsätts, bildar deras valenselektroner kovalenta bindningar med valenselektronerna i de omgivande kiselatomerna, vilket lämnar en extra elektron som inte är bunden av en kovalent bindning. Detta resulterar i en elektronkoncentration som är större än hålkoncentrationen, vilket bildar en N-typ halvledare, även känd som en elektrontyp halvledare. N-typ halvledare är avgörande vid tillverkning av anordningar som kräver elektroner som huvudsakliga laddningsbärare, såsom vissa kraftenheter. (2) P-typ halvledare: När trevärda föroreningselement som bor (B), gallium (Ga) eller indium (In) introduceras i kiselhalvledaren bildar valenselektronerna i föroreningsatomerna kovalenta bindningar med de omgivande kiselatomerna, men de saknar minst en valenselektron och kan inte bilda en fullständig kovalent bindning. Detta leder till en hålkoncentration som är större än elektronkoncentrationen, vilket bildar en P-typ halvledare, även känd som en håltyp halvledare. P-typ halvledare spelar en nyckelroll vid tillverkning av anordningar där hål fungerar som huvudsakliga laddningsbärare, såsom dioder och vissa transistorer.

Resistivitet: Resistivitet är en viktig fysikalisk kvantitet som mäter den elektriska ledningsförmågan hos polerade enkristallkiselskivor. Dess värde återspeglar materialets ledande prestanda. Ju lägre resistivitet, desto bättre ledningsförmåga hos kiselskivan; omvänt, ju högre resistivitet, desto sämre ledningsförmåga. Kiselskivornas resistivitet bestäms av deras inneboende materialegenskaper, och temperaturen har också en betydande inverkan. Generellt sett ökar kiselskivornas resistivitet med temperaturen. I praktiska tillämpningar har olika mikroelektroniska enheter olika resistivitetskrav för kiselskivor. Till exempel behöver skivor som används vid tillverkning av integrerade kretsar exakt kontroll av resistiviteten för att säkerställa stabil och tillförlitlig enhetsprestanda.

Orientering: Kristallorienteringen hos wafern representerar den kristallografiska riktningen för kiselgittret, vanligtvis specificerad av Miller-index såsom (100), (110), (111) etc. Olika kristallorienteringar har olika fysikaliska egenskaper, såsom linjedensitet, som varierar beroende på orienteringen. Denna skillnad kan påverka waferns prestanda i efterföljande bearbetningssteg och den slutliga prestandan hos mikroelektroniska enheter. I tillverkningsprocessen kan valet av en kiselwafer med lämplig orientering för olika enhetskrav optimera enhetens prestanda, förbättra produktionseffektiviteten och förbättra produktkvaliteten.

Platt/skåra: Den plana kanten (Flat) eller V-skåran (Notch) på kiselskivans omkrets spelar en avgörande roll i kristallernas orientering och är en viktig identifierare vid tillverkning och bearbetning av skivan. Skivor med olika diametrar motsvarar olika standarder för längden på den plana eller skåran. Justeringskanterna klassificeras som primär platt och sekundär platt. Den primära plattkanten används huvudsakligen för att bestämma kristallernas grundläggande orientering och bearbetningsreferens för skivan, medan den sekundära plattkanten ytterligare hjälper till med exakt uppriktning och bearbetning, vilket säkerställer noggrann drift och konsistens hos skivan genom hela produktionslinjen.

Tjocklek: Tjockleken på en wafer anges vanligtvis i mikrometer (μm), med vanliga tjocklekar mellan 100 μm och 1000 μm. Wafers med olika tjocklekar är lämpliga för olika typer av mikroelektroniska enheter. Tunnare wafers (t.ex. 100 μm – 300 μm) används ofta för chiptillverkning som kräver strikt tjocklekskontroll, vilket minskar chipets storlek och vikt och ökar integrationstätheten. Tjockare wafers (t.ex. 500 μm – 1000 μm) används ofta i enheter som kräver högre mekanisk hållfasthet, såsom krafthalvledarkomponenter, för att säkerställa stabilitet under drift.

Ytjämnhet: Ytjämnhet är en av nyckelparametrarna för att utvärdera waferkvalitet, eftersom den direkt påverkar vidhäftningen mellan wafern och efterföljande avsatta tunnfilmsmaterial, såväl som enhetens elektriska prestanda. Det uttrycks vanligtvis som root mean square (RMS) ytjämnhet (i nm). Lägre ytjämnhet innebär att waferns yta är jämnare, vilket bidrar till att minska fenomen som elektronspridning och förbättrar enhetens prestanda och tillförlitlighet. I avancerade halvledartillverkningsprocesser blir kraven på ytjämnhet allt strängare, särskilt för avancerad tillverkning av integrerade kretsar, där ytjämnheten måste kontrolleras till några nanometer eller till och med lägre.

Total tjockleksvariation (TTV): Total tjockleksvariation avser skillnaden mellan den maximala och minimala tjockleken mätt vid flera punkter på waferytan, vanligtvis uttryckt i μm. En hög TTV kan leda till avvikelser i processer som fotolitografi och etsning, vilket påverkar enhetens prestanda, konsistens och utbyte. Därför är kontroll av TTV under wafertillverkning ett viktigt steg för att säkerställa produktkvaliteten. För högprecisionstillverkning av mikroelektroniska enheter krävs vanligtvis att TTV ligger inom några få mikrometer.

Böjning: Böjning avser avvikelsen mellan waferns yta och det ideala plana planet, vanligtvis mätt i μm. Wafers med överdriven böjning kan gå sönder eller utsättas för ojämn belastning under efterföljande bearbetning, vilket påverkar produktionseffektiviteten och produktkvaliteten. Speciellt i processer som kräver hög planhet, såsom fotolitografi, måste böjningen kontrolleras inom ett specifikt intervall för att säkerställa noggrannheten och konsistensen hos det fotolitografiska mönstret.

Skevhet: Skevhet indikerar avvikelsen mellan waferns yta och den ideala sfäriska formen, även mätt i μm. I likhet med böjning är skevhet en viktig indikator på waferns planhet. Överdriven skevhet påverkar inte bara waferns placeringsnoggrannhet i bearbetningsutrustning utan kan också orsaka problem under chipförpackningsprocessen, såsom dålig bindning mellan chipet och förpackningsmaterialet, vilket i sin tur påverkar enhetens tillförlitlighet. Inom avancerad halvledartillverkning blir kraven på skevhet strängare för att möta kraven från avancerade chiptillverknings- och förpackningsprocesser.

Kantprofil: Kantprofilen på en wafer är avgörande för dess efterföljande bearbetning och hantering. Den specificeras vanligtvis av Edge Exclusion Zone (EEZ), som definierar avståndet från waferkanten där ingen bearbetning är tillåten. En korrekt utformad kantprofil och exakt EEZ-kontroll hjälper till att undvika kantdefekter, spänningskoncentrationer och andra problem under bearbetningen, vilket förbättrar den totala waferkvaliteten och utbytet. I vissa avancerade tillverkningsprocesser krävs att kantprofilens precision ligger på submikronnivå.

Partikelantal: Antalet och storleksfördelningen av partiklar på waferytan påverkar prestandan hos mikroelektroniska enheter avsevärt. För stora eller överdrivna partiklar kan leda till enhetsfel, såsom kortslutningar eller läckage, vilket minskar produktutbytet. Därför mäts partikelantal vanligtvis genom att räkna partiklar per ytenhet, såsom antalet partiklar större än 0,3 μm. Strikt kontroll av partikelantal under wafertillverkning är en viktig åtgärd för att säkerställa produktkvaliteten. Avancerade rengöringstekniker och en ren produktionsmiljö används för att minimera partikelkontaminering på waferytan.

Relaterad produktion

Enkristallkiselskiva Si-substrattyp N/P Valfri kiselkarbidskiva

FZ CZ Si-skiva i lager 12-tums kiselskiva Prime eller Test