V rýchlo sa rozvíjajúcom procese vývoja polovodičového priemyslu leštený monokryštálkremíkové doštičkyhrať rozhodujúcu úlohu. Slúžia ako základný materiál na výrobu rôznych mikroelektronických zariadení. Od zložitých a presných integrovaných obvodov až po vysokorýchlostné mikroprocesory a multifunkčné snímače, leštený monokryštálkremíkové doštičkysú nevyhnutné. Rozdiely v ich výkone a špecifikáciách majú priamy vplyv na kvalitu a výkon finálnych produktov. Nižšie sú uvedené bežné špecifikácie a parametre leštených monokryštálových kremíkových doštičiek:

Priemer: Veľkosť polovodičových monokryštálových kremíkových doštičiek sa meria podľa ich priemeru a dodávajú sa v rôznych špecifikáciách. Bežné priemery zahŕňajú 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, maloobjemové mikroelektronické zariadenia, zatiaľ čo doštičky s väčším priemerom vykazujú vyššiu efektivitu výroby a cenové výhody pri výrobe integrovaných obvodov vo veľkom meradle. Požiadavky na povrch sú kategorizované ako jednostranne leštené (SSP) a obojstranne leštené (DSP). Jednostranne leštené doštičky sa používajú pre zariadenia vyžadujúce vysokú rovinnosť na jednej strane, ako sú niektoré senzory. Obojstranne leštené doštičky sa bežne používajú pre integrované obvody a iné produkty, ktoré vyžadujú vysokú presnosť na oboch povrchoch. Požiadavka na povrch (povrchová úprava): Jednostranne leštené SSP / Obojstranne leštené DSP.

Typ/Dopant: (1) Polovodič typu N: Keď sa určité atómy nečistôt zavedú do vlastného polovodiča, 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 zostane ďalší elektrón, ktorý nie je viazaný kovalentnou väzbou. Výsledkom je koncentrácia elektrónov vyššia ako koncentrácia dier, čím sa vytvorí polovodič typu N, známy tiež ako polovodič elektrónového typu. Polovodiče typu N sú rozhodujúce pri výrobe zariadení, ktoré vyžadujú elektróny ako hlavné nosiče náboja, ako sú niektoré energetické 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 ku koncentrácii dier vyššej ako je koncentrácia elektrónov, čím sa vytvorí polovodič typu P, tiež známy ako polovodič typu diery. Polovodiče typu P hrajú kľúčovú úlohu pri výrobe zariadení, kde diery slúžia ako hlavné nosiče náboja, ako sú diódy a určité tranzistory.

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

Orientácia: Orientácia kryštálov doštičky predstavuje kryštalografický smer kremíkovej mriežky, typicky špecifikovaný Millerovými indexmi, ako sú (100), (110), (111) atď. Rôzne orientácie kryštálov majú rôzne fyzikálne vlastnosti, ako je hustota 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 kremíkového plátku s vhodnou orientáciou pre rôzne požiadavky na zariadenie optimalizovať výkon zariadenia, zlepšiť efektivitu výroby a zlepšiť kvalitu produktu.

Plochý/zárez: Plochý okraj (Flat) alebo V-zárez (zárez) na obvode kremíkového plátku hrá rozhodujúcu úlohu pri zarovnaní orientácie kryštálov a je dôležitým identifikátorom pri výrobe a spracovaní plátku. Oblátky rôznych priemerov zodpovedajú rôznym štandardom pre dĺžku Flat alebo Notch. Zarovnávacie hrany sú rozdelené na primárne ploché a sekundárne ploché. Primárna plocha sa používa hlavne na určenie základnej kryštálovej orientácie a referencie spracovania doštičky, zatiaľ čo sekundárna plocha ďalej pomáha pri presnom zarovnaní a spracovaní, čím sa zabezpečuje presná prevádzka a konzistencia doštičky na celej výrobnej linke.

Hrúbka: Hrúbka plátku sa zvyčajne uvádza v mikrometroch (μm), pričom bežná hrúbka sa pohybuje medzi 100 μm a 1000 μm. Dosky rôznych hrúbok sú vhodné pre rôzne typy mikroelektronických zariadení. Tenšie doštičky (napr. 100 μm – 300 μm) sa často používajú na výrobu čipov, ktorá si vyžaduje prísnu kontrolu hrúbky, čím sa znižuje veľkosť a hmotnosť čipu a zvyšuje sa hustota integrácie. Hrubšie doštičky (napr. 500 μm – 1 000 μm) sú široko používané v zariadeniach, ktoré vyžadujú vyššiu mechanickú pevnosť, ako sú výkonové polovodičové zariadenia, na zabezpečenie stability počas prevádzky.

Drsnosť povrchu: Drsnosť povrchu je jedným z kľúčových parametrov pre hodnotenie kvality plátku, pretože priamo ovplyvňuje priľnavosť medzi plátkom a následne nanesenými tenkovrstvovými materiálmi, ako aj elektrický výkon zariadenia. Zvyčajne sa vyjadruje ako stredná hodnota drsnosti (RMS) (v nm). Nižšia drsnosť povrchu znamená, že povrch plátku je hladší, čo pomáha znižovať javy ako 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 sa drsnosť povrchu musí regulovať na niekoľko nanometrov alebo dokonca nižšiu.

Odchýlka celkovej hrúbky (TTV): Odchýlka celkovej hrúbky sa vzťahuje na rozdiel medzi maximálnou a minimálnou hrúbkou nameranou vo viacerých bodoch na povrchu plátku, zvyčajne vyjadrený v μm. Vysoká TTV môže viesť k odchýlkam v procesoch, ako je fotolitografia a leptanie, čo má vplyv na konzistentnosť výkonu zariadenia a výťažnosť. Preto je kontrola TTV počas výroby doštičiek kľúčovým krokom pri zabezpečovaní kvality produktu. Na výrobu vysoko presných mikroelektronických zariadení sa zvyčajne vyžaduje, aby bol TTV v rozmedzí niekoľkých mikrometrov.

Bow: Bow označuje odchýlku medzi povrchom plátku a ideálnou plochou rovinou, zvyčajne meranú v μm. Oblátky s nadmerným prehnutím sa môžu počas následného spracovania zlomiť alebo vystavovať nerovnomernému namáhaniu, čo ovplyvňuje efektivitu výroby a kvalitu produktu. Najmä v procesoch, ktoré vyžadujú vysokú rovinnosť, ako je fotolitografia, musí byť vyklenutie kontrolované v špecifickom rozsahu, aby sa zabezpečila presnosť a konzistencia fotolitografického vzoru.

Warp: Warp označuje odchýlku medzi povrchom plátku a ideálnym guľovitým tvarom, tiež meranú v μm. Podobne ako luk, aj osnova je dôležitým ukazovateľom plochosti oblátky. Nadmerná deformácia ovplyvňuje nielen presnosť umiestnenia plátku v spracovateľskom zariadení, ale môže tiež spôsobiť problémy počas procesu balenia čipu, ako je zlé spojenie medzi čipom a obalovým materiálom, čo následne ovplyvňuje spoľahlivosť zariadenia. Vo výrobe špičkových polovodičov sú požiadavky na osnovu čoraz prísnejšie, aby sa splnili požiadavky pokročilej výroby čipov a procesov balenia.

Profil okraja: Profil okraja plátku je rozhodujúci pre jeho následné spracovanie a manipuláciu. Zvyčajne je špecifikovaná zónou vylúčenia okrajov (EEZ), ktorá definuje vzdialenosť od okraja plátku, kde nie je povolené žiadne spracovanie. Správne navrhnutý profil hrán a presné ovládanie EEZ pomáhajú predchádzať defektom hrán, koncentrácii napätia a iným problémom počas spracovania, čím sa zlepšuje celková kvalita plátku a výťažok. V niektorých pokročilých výrobných procesoch sa vyžaduje presnosť profilu hrán na submikrónovej úrovni.

Počet častíc: Počet a distribúcia veľkosti častíc na povrchu plátku výrazne ovplyvňuje výkon mikroelektronických zariadení. Nadmerné alebo veľké častice môžu viesť k poruchám zariadenia, ako sú skraty alebo úniky, čím sa zníži výťažnosť produktu. Preto sa počet častíc zvyčajne meria počítaním častíc na jednotku plochy, ako je počet častíc väčších ako 0,3 μm. Prísna kontrola počtu častíc počas výroby doštičiek je základným opatrením na zabezpečenie kvality produktu. Na minimalizáciu kontaminácie časticami na povrchu plátku sa používajú pokročilé čistiace technológie a čisté výrobné prostredie.

Súvisiaca výroba

Monokryštálový kremíkový plát Si Substrát Typ N/P Voliteľný plátok z karbidu kremíka

FZ CZ Si doska na sklade 12-palcová kremíková doska Prime or Test