V prudko rastúcom procese vývoja polovodičového priemyslu, leštený monokryštálkremíkové doštičkyzohrávajú kľúčovú úlohu. Slúžia ako základný materiál na výrobu rôznych mikroelektronických zariadení. Od zložitých a presných integrovaných obvodov až po vysokorýchlostné mikroprocesory a multifunkčné senzory, leštené monokryštálykremíkové doštičkysú nevyhnutné. Rozdiely v ich výkone a špecifikáciách priamo ovplyvňujú kvalitu a výkon konečných produktov. Nižšie sú uvedené bežné špecifikácie a parametre leštených monokryštálových kremíkových doštičiek:

Priemer: Veľkosť polovodičových monokryštálových kremíkových doštičiek sa meria ich priemerom a dodávajú sa v rôznych špecifikáciách. Medzi bežné priemery patria 2 palce (50,8 mm), 3 palce (76,2 mm), 4 palce (100 mm), 5 palcov (125 mm), 6 palcov (150 mm), 8 palcov (200 mm), 12 palcov (300 mm) a 18 palcov (450 mm). Rôzne priemery sú vhodné pre rôzne výrobné potreby a procesné požiadavky. Napríklad doštičky s menším priemerom sa bežne používajú pre špeciálne mikroelektronické zariadenia s malým objemom, zatiaľ čo doštičky s väčším priemerom vykazujú vyššiu výrobnú efektivitu a cenové výhody pri výrobe integrovaných obvodov vo veľkom meradle. Požiadavky na povrch sa delia na jednostranne leštené (SSP) a obojstranne leštené (DSP). Jednostranne leštené doštičky sa používajú pre zariadenia vyžadujúce vysokú rovinnosť na jednej strane, ako sú napríklad určité senzory. Obojstranne leštené doštičky sa bežne používajú pre integrované obvody a iné produkty, ktoré vyžadujú vysokú presnosť na oboch povrchoch. Požiadavky na povrch (úprava): Jednostranne leštený SSP / Obojstranne leštený DSP.

Typ/Dopant: (1) Polovodič typu N: Keď sa do vnútorného polovodiča zavedú určité atómy nečistôt, zmenia jeho vodivosť. Napríklad, keď sa pridajú päťmocné prvky ako dusík (N), fosfor (P), arzén (As) alebo antimón (Sb), ich valenčné elektróny vytvoria kovalentné väzby s valenčnými elektrónmi okolitých atómov kremíka, pričom jeden elektrón navyše nie je viazaný kovalentnou väzbou. Výsledkom je vyššia koncentrácia elektrónov ako koncentrácia dier, čím sa vytvorí polovodič typu N, známy aj ako elektrónový polovodič. Polovodiče typu N sú kľúčové pri výrobe zariadení, ktoré vyžadujú elektróny ako hlavné nosiče náboja, ako sú napríklad niektoré výkonové zariadenia. (2) Polovodič typu P: Keď sa do kremíkového polovodiča zavedú trojmocné nečistoty ako bór (B), gálium (Ga) alebo indium (In), valenčné elektróny atómov nečistôt vytvoria kovalentné väzby s okolitými atómami kremíka, ale chýba im aspoň jeden valenčný elektrón a nemôžu vytvoriť úplnú kovalentnú väzbu. To vedie k vyššej koncentrácii dier ako koncentrácii elektrónov, čím vzniká polovodič typu P, známy aj ako polovodič s dierami. Polovodiče typu P hrajú kľúčovú úlohu pri výrobe zariadení, kde diery slúžia ako hlavné nosiče náboja, ako sú diódy a niektoré tranzistory.

Merný odpor: Merný odpor je kľúčová fyzikálna veličina, ktorá meria elektrickú vodivosť leštených monokryštálových kremíkových doštičiek. Jeho hodnota odráža vodivé vlastnosti materiálu. Čím nižší je meraný odpor, tým lepšia je vodivosť kremíkového doštičky; naopak, čím vyšší je meraný odpor, tým horšia je vodivosť. Merný odpor kremíkových doštičiek je určený ich inherentnými materiálovými vlastnosťami a významný vplyv má aj teplota. Vo všeobecnosti sa meraný odpor kremíkových doštičiek zvyšuje s teplotou. V praktických aplikáciách majú rôzne mikroelektronické zariadenia rôzne požiadavky na meraný odpor kremíkových doštičiek. Napríklad doštičky používané pri výrobe integrovaných obvodov potrebujú presnú reguláciu odporu, aby sa zabezpečil stabilný a spoľahlivý výkon zariadenia.

Orientácia: Kryštálová orientácia doštičky predstavuje kryštalografický smer kremíkovej mriežky, typicky špecifikovaný Millerovými indexmi, ako napríklad (100), (110), (111) atď. Rôzne kryštálové orientácie majú rôzne fyzikálne vlastnosti, ako napríklad hustotu čiar, ktorá sa mení v závislosti od orientácie. Tento rozdiel môže ovplyvniť výkon doštičky v následných krokoch spracovania a konečný výkon mikroelektronických zariadení. Vo výrobnom procese môže výber kremíkovej doštičky s vhodnou orientáciou pre rôzne požiadavky zariadenia optimalizovať výkon zariadenia, zlepšiť efektivitu výroby a zvýšiť kvalitu produktu.

Plochá hrana/zárez: Plochá hrana (plochá hrana) alebo zárez v tvare V (zárez) na obvode kremíkovej doštičky hrá kľúčovú úlohu pri zarovnaní orientácie kryštálov a je dôležitým identifikátorom pri výrobe a spracovaní doštičky. Doštičky rôznych priemerov zodpovedajú rôznym štandardom pre dĺžku plochej hrany alebo zárezu. Zarovnávacie hrany sa delia na primárnu plochu a sekundárnu plochu. Primárna plocha sa používa hlavne na určenie základnej orientácie kryštálov a referenčného bodu spracovania doštičky, zatiaľ čo sekundárna plocha ďalej pomáha pri presnom zarovnaní a spracovaní, čím sa zabezpečuje presná prevádzka a konzistentnosť doštičky v celej výrobnej linke.

Hrúbka: Hrúbka doštičky sa typicky uvádza v mikrometroch (μm), pričom bežná hrúbka sa pohybuje medzi 100 μm a 1 000 μm. Doštičky rôznych hrúbok sú vhodné pre rôzne typy mikroelektronických zariadení. Tenšie doštičky (napr. 100 μm – 300 μm) sa často používajú na výrobu čipov, ktorá vyžaduje prísnu kontrolu hrúbky, čím sa znižuje veľkosť a hmotnosť čipu a zvyšuje hustota integrácie. Hrubšie doštičky (napr. 500 μm – 1 000 μm) sa široko používajú v zariadeniach, ktoré vyžadujú vyššiu mechanickú pevnosť, ako sú napríklad výkonové polovodičové zariadenia, aby sa zabezpečila stabilita počas prevádzky.

Drsnosť povrchu: Drsnosť povrchu je jedným z kľúčových parametrov pre hodnotenie kvality doštičky, pretože priamo ovplyvňuje priľnavosť medzi doštičkou a následne nanesenými tenkovrstvovými materiálmi, ako aj elektrický výkon zariadenia. Zvyčajne sa vyjadruje ako stredná kvadratická hodnota drsnosti (RMS) (v nm). Nižšia drsnosť povrchu znamená, že povrch doštičky je hladší, čo pomáha znižovať javy, ako je rozptyl elektrónov, a zlepšuje výkon a spoľahlivosť zariadenia. V pokročilých procesoch výroby polovodičov sú požiadavky na drsnosť povrchu čoraz prísnejšie, najmä pri výrobe špičkových integrovaných obvodov, kde musí byť drsnosť povrchu kontrolovaná na niekoľko nanometrov alebo dokonca nižšie.

Celková variácia hrúbky (TTV): Celková variácia hrúbky sa vzťahuje na rozdiel medzi maximálnou a minimálnou hrúbkou meranou vo viacerých bodoch na povrchu doštičky, zvyčajne vyjadrená v μm. Vysoká hodnota TTV môže viesť k odchýlkam v procesoch, ako je fotolitografia a leptanie, čo má vplyv na konzistentnosť výkonu a výťažnosť zariadenia. Preto je kontrola TTV počas výroby doštičky kľúčovým krokom k zabezpečeniu kvality produktu. Pre výrobu vysoko presných mikroelektronických zariadení sa zvyčajne vyžaduje, aby TTV bola v rozmedzí niekoľkých mikrometrov.

Prehnutie: Prehnutie označuje odchýlku medzi povrchom doštičky a ideálnou plochou rovinou, zvyčajne meranú v μm. Doštičky s nadmerným prehnutím sa môžu počas následného spracovania zlomiť alebo na nich môže byť vyvíjané nerovnomerné napätie, čo ovplyvňuje efektivitu výroby a kvalitu produktu. Najmä v procesoch, ktoré vyžadujú vysokú rovinnosť, ako je fotolitografia, musí byť prehnutie kontrolované v určitom rozsahu, aby sa zabezpečila presnosť a konzistentnosť fotolitografického vzoru.

Deformácia: Deformácia označuje odchýlku medzi povrchom doštičky a ideálnym guľovitým tvarom, meranú tiež v μm. Podobne ako pri oblúku je deformácia dôležitým ukazovateľom plochosti doštičky. Nadmerná deformácia nielen ovplyvňuje presnosť umiestnenia doštičky v spracovateľskom zariadení, ale môže tiež spôsobiť problémy počas procesu balenia čipov, ako je napríklad slabé spojenie medzi čipom a baliacim materiálom, čo následne ovplyvňuje spoľahlivosť zariadenia. Pri výrobe špičkových polovodičov sa požiadavky na deformáciu stávajú prísnejšími, aby sa splnili požiadavky pokročilých procesov výroby a balenia čipov.

Profil hrany: Profil hrany doštičky je kritický pre jej následné spracovanie a manipuláciu. Zvyčajne je určený zónou vylúčenia hrany (EEZ), ktorá definuje vzdialenosť od hrany doštičky, kde nie je povolené žiadne spracovanie. Správne navrhnutý profil hrany a presné riadenie EEZ pomáhajú predchádzať chybám hrany, koncentráciám napätia a iným problémom počas spracovania, čím sa zlepšuje celková kvalita a výťažnosť doštičky. V niektorých pokročilých výrobných procesoch sa vyžaduje presnosť profilu hrany na submikrónovej úrovni.

Počet častíc: Počet a rozloženie veľkosti častíc na povrchu doštičky významne ovplyvňujú výkon mikroelektronických zariadení. Nadmerné alebo veľké častice môžu viesť k poruchám zariadení, ako sú skraty alebo úniky, a tým znižovať výťažnosť produktu. Preto sa počet častíc zvyčajne meria počítaním častíc na jednotku plochy, napríklad počet častíc väčších ako 0,3 μm. Prísna kontrola počtu častíc počas výroby doštičky je nevyhnutným opatrením na zabezpečenie kvality produktu. Na minimalizáciu kontaminácie časticami na povrchu doštičky sa používajú pokročilé čistiace technológie a čisté výrobné prostredie.

Súvisiaca výroba

Monokryštálový kremíkový plátok Typ substrátu Si N/P Voliteľný karbid kremíkový plátok

FZ CZ Si wafer na sklade 12-palcový kremíkový wafer Prime alebo Test