В бурно развивающейся полупроводниковой промышленности полированные монокристаллыкремниевые пластиныиграют решающую роль. Они служат основным материалом для производства различных микроэлектронных устройств. От сложных и точных интегральных схем до высокоскоростных микропроцессоров и многофункциональных датчиков, полированные монокристаллыкремниевые пластиныявляются существенными. Различия в их производительности и характеристиках напрямую влияют на качество и производительность конечных продуктов. Ниже приведены общие характеристики и параметры полированных монокристаллических кремниевых пластин:

Диаметр: Размер полупроводниковых монокристаллических кремниевых пластин измеряется их диаметром, и они поставляются с различными спецификациями. Обычные диаметры включают 2 дюйма (50,8 мм), 3 дюйма (76,2 мм), 4 дюйма (100 мм), 5 дюймов (125 мм), 6 дюймов (150 мм), 8 дюймов (200 мм), 12 дюймов (300 мм) и 18 дюймов (450 мм). Различные диаметры подходят для различных производственных нужд и требований процесса. Например, пластины меньшего диаметра обычно используются для специальных микроэлектронных устройств малого объема, в то время как пластины большего диаметра демонстрируют более высокую эффективность производства и преимущества по стоимости при крупномасштабном производстве интегральных схем. Требования к поверхности классифицируются как односторонняя полировка (SSP) и двухсторонняя полировка (DSP). Односторонняя полировка пластин используется для устройств, требующих высокой плоскостности с одной стороны, таких как некоторые датчики. Двухсторонние полированные пластины обычно используются для интегральных схем и других продуктов, требующих высокой точности на обеих поверхностях. Требования к поверхности (отделка): Односторонняя полировка SSP / Двухсторонняя полировка DSP.

Тип/примесь: (1) Полупроводник N-типа: Когда в собственный полупроводник вводятся определенные примесные атомы, они изменяют его проводимость. Например, когда добавляются пятивалентные элементы, такие как азот (N), фосфор (P), мышьяк (As) или сурьма (Sb), их валентные электроны образуют ковалентные связи с валентными электронами окружающих атомов кремния, оставляя дополнительный электрон не связанным ковалентной связью. Это приводит к концентрации электронов, превышающей концентрацию дырок, образуя полупроводник N-типа, также известный как полупроводник электронного типа. Полупроводники N-типа имеют решающее значение в производстве устройств, которым требуются электроны в качестве основных носителей заряда, таких как некоторые силовые устройства. (2) Полупроводник P-типа: Когда трехвалентные примесные элементы, такие как бор (B), галлий (Ga) или индий (In), вводятся в кремниевый полупроводник, валентные электроны примесных атомов образуют ковалентные связи с окружающими атомами кремния, но им не хватает по крайней мере одного валентного электрона, и они не могут образовать полную ковалентную связь. Это приводит к концентрации дырок, превышающей концентрацию электронов, образуя полупроводник P-типа, также известный как полупроводник дырочного типа. Полупроводники P-типа играют ключевую роль в производстве устройств, где дырки служат основными носителями заряда, таких как диоды и некоторые транзисторы.

Удельное сопротивление: Удельное сопротивление является ключевой физической величиной, которая измеряет электропроводность полированных монокристаллических кремниевых пластин. Его значение отражает проводящие характеристики материала. Чем ниже удельное сопротивление, тем лучше проводимость кремниевой пластины; и наоборот, чем выше удельное сопротивление, тем хуже проводимость. Удельное сопротивление кремниевых пластин определяется присущими им свойствами материала, а температура также оказывает значительное влияние. Как правило, удельное сопротивление кремниевых пластин увеличивается с температурой. В практических приложениях различные микроэлектронные устройства предъявляют различные требования к удельному сопротивлению кремниевых пластин. Например, пластины, используемые в производстве интегральных схем, нуждаются в точном контроле удельного сопротивления для обеспечения стабильной и надежной работы устройства.

Ориентация: кристаллическая ориентация пластины представляет собой кристаллографическое направление решетки кремния, обычно определяемое индексами Миллера, такими как (100), (110), (111) и т. д. Различные ориентации кристаллов имеют разные физические свойства, такие как плотность линий, которая зависит от ориентации. Это различие может повлиять на производительность пластины на последующих этапах обработки и на конечную производительность микроэлектронных устройств. В процессе производства выбор кремниевой пластины с подходящей ориентацией для различных требований к устройству может оптимизировать производительность устройства, повысить эффективность производства и улучшить качество продукции.

Flat/Notch: Плоский край (Flat) или V-образный вырез (Notch) на окружности кремниевой пластины играет решающую роль в выравнивании ориентации кристаллов и является важным идентификатором при производстве и обработке пластины. Пластины разного диаметра соответствуют разным стандартам длины Flat или Notch. Края выравнивания классифицируются на первичные плоские и вторичные плоские. Первичный плоский используется в основном для определения базовой ориентации кристаллов и эталона обработки пластины, в то время как вторичный плоский дополнительно способствует точному выравниванию и обработке, обеспечивая точную работу и последовательность пластины на протяжении всей производственной линии.

Толщина: Толщина пластины обычно указывается в микрометрах (мкм), с общим диапазоном толщины от 100 мкм до 1000 мкм. Пластины разной толщины подходят для разных типов микроэлектронных устройств. Более тонкие пластины (например, 100 мкм – 300 мкм) часто используются для производства чипов, требующего строгого контроля толщины, что позволяет уменьшить размер и вес чипа и увеличить плотность интеграции. Более толстые пластины (например, 500 мкм – 1000 мкм) широко используются в устройствах, требующих более высокой механической прочности, таких как силовые полупроводниковые приборы, для обеспечения стабильности во время работы.

Шероховатость поверхности: Шероховатость поверхности является одним из ключевых параметров для оценки качества пластины, поскольку она напрямую влияет на адгезию между пластиной и последующим осаждением тонкопленочных материалов, а также на электрические характеристики устройства. Обычно она выражается как среднеквадратическая (RMS) шероховатость (в нм). Более низкая шероховатость поверхности означает, что поверхность пластины более гладкая, что помогает уменьшить такие явления, как рассеяние электронов, и повышает производительность и надежность устройства. В современных процессах производства полупроводников требования к шероховатости поверхности становятся все более строгими, особенно для производства интегральных схем высокого класса, где шероховатость поверхности должна контролироваться до нескольких нанометров или даже ниже.

Общая вариация толщины (TTV): Общая вариация толщины относится к разнице между максимальной и минимальной толщиной, измеренной в нескольких точках на поверхности пластины, обычно выражается в мкм. Высокая TTV может привести к отклонениям в таких процессах, как фотолитография и травление, влияя на постоянство производительности устройства и выход годного. Поэтому контроль TTV во время производства пластин является ключевым шагом в обеспечении качества продукции. Для производства высокоточных микроэлектронных устройств TTV обычно требуется, чтобы была в пределах нескольких микрометров.

Изгиб: Изгиб относится к отклонению между поверхностью пластины и идеальной плоской плоскостью, обычно измеряется в мкм. Пластины с чрезмерным изгибом могут сломаться или испытывать неравномерное напряжение во время последующей обработки, что влияет на эффективность производства и качество продукции. Особенно в процессах, требующих высокой плоскостности, таких как фотолитография, изгиб должен контролироваться в определенном диапазоне, чтобы гарантировать точность и постоянство фотолитографического рисунка.

Деформация: Деформация указывает на отклонение между поверхностью пластины и идеальной сферической формой, также измеряемое в мкм. Подобно дуге, деформация является важным показателем плоскостности пластины. Чрезмерная деформация не только влияет на точность размещения пластины в обрабатывающем оборудовании, но и может вызвать проблемы в процессе упаковки чипа, такие как плохое сцепление между чипом и упаковочным материалом, что, в свою очередь, влияет на надежность устройства. В производстве полупроводников высокого класса требования к деформации становятся все более строгими, чтобы соответствовать требованиям современных процессов производства и упаковки чипов.

Профиль кромки: Профиль кромки пластины имеет решающее значение для ее последующей обработки и обращения. Обычно он определяется зоной исключения кромки (EEZ), которая определяет расстояние от края пластины, где не допускается обработка. Правильно спроектированный профиль кромки и точный контроль EEZ помогают избежать дефектов кромки, концентрации напряжений и других проблем во время обработки, улучшая общее качество пластины и выход годного. В некоторых передовых производственных процессах точность профиля кромки должна быть на субмикронном уровне.

Количество частиц: Количество и распределение размеров частиц на поверхности пластины существенно влияют на производительность микроэлектронных устройств. Избыточные или крупные частицы могут привести к сбоям в работе устройства, таким как короткие замыкания или утечки, что снижает выход продукта. Поэтому количество частиц обычно измеряется путем подсчета частиц на единицу площади, например, количества частиц размером более 0,3 мкм. Строгий контроль количества частиц во время производства пластин является важной мерой для обеспечения качества продукции. Для минимизации загрязнения частицами поверхности пластины используются передовые технологии очистки и чистая производственная среда.

Сопутствующая продукция

Пластина из монокристаллического кремния Тип подложки Si N/P Дополнительная пластина из карбида кремния

FZ CZ Si пластина в наличии 12-дюймовая кремниевая пластина Prime или Test