В процессе бурного развития полупроводниковой промышленности полированные монокристаллыкремниевые пластиныОни играют 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 пластиныИмеют решающее значение. Различия в их характеристиках и технических характеристиках напрямую влияют на качество и производительность конечных продуктов. Ниже приведены общие характеристики и параметры полированных монокристаллических кремниевых пластин:

Диаметр: Размер пластин полупроводникового монокристаллического кремния измеряется по их диаметру, 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 к процессу. 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 в крупномасштабном производстве интегральных схем. Требования к поверхности классифицируются как односторонне полированные (SSP) и двухсторонне полированные (DSP). Односторонне полированные пластины используются для устройств, требующих высокой плоскостности с одной стороны, таких как некоторые датчики. Двусторонние полированные пластины обычно используются для интегральных схем и других изделий, требующих высокой точности обеих поверхностей. Требования к поверхности (чистота): односторонняя полировка SSP / двусторонняя полировка DSP.

Тип/Легирующая примесь: (1) Полупроводник N-типа: Введение определённых примесных атомов в собственный полупроводник изменяет его проводимость. Например, при добавлении пятивалентных элементов, таких как азот (N), фосфор (P), мышьяк (As) или сурьма (Sb), их валентные электроны образуют ковалентные связи с валентными электронами окружающих атомов кремния, оставляя один дополнительный электрон, не связанный ковалентной связью. Это приводит к превышению концентрации электронов над концентрацией дырок, образуя полупроводник N-типа, также известный как полупроводник электронного типа. Полупроводники N-типа играют ключевую роль в производстве устройств, требующих электронов в качестве основных носителей заряда, например, некоторых силовых устройств. (2) Полупроводник p-типа: При введении в кремниевый полупроводник трёхвалентных примесных элементов, таких как бор (B), галлий (Ga) или индий (In), валентные электроны примесных атомов образуют ковалентные связи с окружающими атомами кремния, но им не хватает как минимум одного валентного электрона, и они не могут образовать полноценную ковалентную связь. Это приводит к превышению концентрации дырок над концентрацией электронов, образуя полупроводник p-типа, также известный как дырочный полупроводник. 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 — ключевая физическая величина, измеряющая электропроводность полированных монокристаллических кремниевых пластин. Его значение отражает проводящие свойства материала. Чем ниже удельное сопротивление, тем лучше проводимость кремниевой пластины; и наоборот, чем выше удельное сопротивление, тем хуже проводимость. Удельное сопротивление кремниевых пластин определяется свойствами их материала, а также температурой, которая оказывает существенное влияние. Как правило, удельное сопротивление кремниевых пластин увеличивается с повышением температуры. На практике различные микроэлектронные устройства предъявляют различные требования к удельному сопротивлению кремниевых пластин. Например, для пластин, используемых в производстве интегральных схем, необходим точный контроль удельного сопротивления для обеспечения стабильной и надежной работы устройства.

Ориентация: Ориентация кристалла пластины представляет собой кристаллографическое направление кремниевой решетки, обычно определяемое индексами Миллера, такими как (100), (110), (111) и т. д. Различные ориентации кристалла имеют различные физические свойства, такие как плотность линий, которая варьируется в зависимости от ориентации. Это различие может влиять на характеристики пластины на последующих этапах обработки и на конечные характеристики микроэлектронных устройств. В процессе производства выбор кремниевой пластины с правильной ориентацией для различных требований к устройству может оптимизировать его характеристики, повысить эффективность производства и качество продукции.

Плоский край/выемка: Плоский край (Flat) или V-образный край (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 плоского края или края выемки. Края выравнивания подразделяются на первичные плоские и вторичные плоские. Первичный плоский край в основном используется для определения базовой ориентации кристалла и технологической точки отсчета пластины, в то время как вторичный плоский край дополнительно способствует точному выравниванию и обработке, обеспечивая точность работы и единообразие пластины на протяжении всей производственной линии.

Толщина: Толщина пластины обычно указывается в микрометрах (мкм), обычно в диапазоне от 100 до 1000 мкм. Пластины разной толщины подходят для различных типов микроэлектронных устройств. Более тонкие пластины (например, 100–300 мкм) часто используются при производстве микросхем, требующем строгого контроля толщины, что позволяет уменьшить размер и вес кристалла, а также увеличить плотность интеграции. Более толстые пластины (например, 500–1000 мкм) широко используются в устройствах, требующих повышенной механической прочности, например, в силовых полупроводниковых приборах, для обеспечения стабильности работы.

Шероховатость поверхности: Шероховатость поверхности является одним из ключевых параметров 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 (СКЗ) шероховатость (в нм). Более низкая шероховатость поверхности означает, что поверхность пластины более гладкая, что помогает уменьшить такие явления, как рассеяние электронов, и повысить производительность и надежность устройства. В современных процессах производства полупроводников требования к шероховатости поверхности становятся всё более строгими, особенно при производстве высокопроизводительных интегральных схем, где шероховатость поверхности должна контролироваться на уровне нескольких нанометров или даже ниже.

Общая вариация толщины (TTV): Общая вариация толщины – это разница между максимальной и минимальной толщиной, измеренной в нескольких точках на поверхности пластины, обычно выражаемая в мкм. Высокое значение TTV может привести к отклонениям в таких процессах, как фотолитография и травление, что скажется на стабильности характеристик устройства и выходе годных изделий. Поэтому контроль TTV в процессе производства пластин является ключевым этапом обеспечения качества продукции. Для производства высокоточных микроэлектронных устройств TTV обычно требуется, чтобы не превышало нескольких микрометров.

Изгиб: Изгиб – это отклонение поверхности пластины от идеальной плоской плоскости, обычно измеряемое в мкм. Пластины с чрезмерным изгибом могут сломаться или подвергнуться неравномерной нагрузке в процессе последующей обработки, что влияет на эффективность производства и качество продукции. Особенно в процессах, требующих высокой плоскостности, таких как фотолитография, изгиб необходимо контролировать в определённом диапазоне для обеспечения точности и стабильности фотолитографического рисунка.

Деформация: Деформация показывает отклонение поверхности пластины от идеальной сферической формы, также измеряемое в мкм. Подобно прогибу, 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 корпусирования кристалла, например, ненадёжное соединение кристалла с корпусным материалом, что, в свою очередь, влияет на надёжность устройства. В производстве высококачественных полупроводников требования к деформациям становятся всё более строгими, чтобы соответствовать требованиям современных процессов производства и корпусирования кристаллов.

Профиль кромки: Профиль кромки пластины критически важен для её последующей обработки и транспортировки. Обычно он определяется зоной отчуждения кромки (ЗЭЗ), которая определяет расстояние от края пластины, где обработка не допускается. Правильно спроектированный профиль кромки и точный контроль ЗЭЗ помогают избежать дефектов кромки, концентрации напряжений и других проблем в процессе обработки, повышая общее качество пластины и выход годных изделий. В некоторых современных производственных процессах требуется точность профиля кромки на субмикронном уровне.

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

Сопутствующая продукция

Монокристаллическая кремниевая пластина. Тип подложки Si: N/P. Дополнительная пластина из карбида кремния.

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