V cvetočem razvojnem procesu industrije polprevodnikov, polirani monokristalsilicijeve rezineigrajo ključno vlogo. Služijo kot osnovni material za izdelavo različnih mikroelektronskih naprav. Od kompleksnih in natančnih integriranih vezij do hitrih mikroprocesorjev in multifunkcijskih senzorjev, polirani monokristalsilicijeve rezineso bistvenega pomena. Razlike v njihovi zmogljivosti in specifikacijah neposredno vplivajo na kakovost in zmogljivost končnih izdelkov. Spodaj so skupne specifikacije in parametri poliranih enokristalnih silicijevih rezin:

Premer: Velikost polprevodniških enokristalnih silicijevih rezin se meri z njihovim premerom in so na voljo v različnih specifikacijah. Običajni premeri so 2 palca (50,8 mm), 3 palca (76,2 mm), 4 palca (100 mm), 5 palcev (125 mm), 6 palcev (150 mm), 8 palcev (200 mm), 12 palcev (300 mm) in 18 palcev (450 mm). Različni premeri so primerni za različne proizvodne potrebe in procesne zahteve. Na primer, rezine z manjšim premerom se običajno uporabljajo za posebne mikroelektronske naprave z majhnim obsegom, medtem ko rezine z večjim premerom izkazujejo višjo proizvodno učinkovitost in stroškovne prednosti pri obsežni proizvodnji integriranih vezij. Površinske zahteve so kategorizirane kot enostransko polirane (SSP) in dvostransko polirane (DSP). Enostransko polirane rezine se uporabljajo za naprave, ki zahtevajo visoko ravnost na eni strani, kot so nekateri senzorji. Dvostransko polirane rezine se običajno uporabljajo za integrirana vezja in druge izdelke, ki zahtevajo visoko natančnost na obeh površinah. Površinska zahteva (končna obdelava): Enostransko polirani SSP / Dvostransko polirani DSP.

Tip/Dopant: (1) Polprevodnik tipa N: Ko so nekateri atomi nečistoč vneseni v intrinzični polprevodnik, spremenijo njegovo prevodnost. Na primer, ko dodamo petovalentne elemente, kot so dušik (N), fosfor (P), arzen (As) ali antimon (Sb), njihovi valenčni elektroni tvorijo kovalentne vezi z valenčnimi elektroni okoliških atomov silicija, pri čemer ostane dodaten elektron, ki ni vezan s kovalentno vezjo. Posledica tega je koncentracija elektronov, ki je večja od koncentracije lukenj, kar tvori polprevodnik tipa N, znan tudi kot polprevodnik elektronskega tipa. Polprevodniki tipa N so ključni pri izdelavi naprav, ki zahtevajo elektrone kot glavne nosilce naboja, kot so nekatere napajalne naprave. (2) Polprevodnik tipa P: Ko se v silicijev polprevodnik vnesejo trivalentni elementi nečistoče, kot so bor (B), galij (Ga) ali indij (In), valenčni elektroni atomov nečistoč tvorijo kovalentne vezi z okoliškimi atomi silicija, vendar nimajo vsaj enega valenčnega elektrona in ne morejo tvoriti popolne kovalentne vezi. To vodi do koncentracije lukenj, ki je večja od koncentracije elektronov, kar tvori polprevodnik tipa P, znan tudi kot polprevodnik tipa luknje. Polprevodniki tipa P igrajo ključno vlogo pri izdelavi naprav, kjer luknje služijo kot glavni nosilci naboja, kot so diode in nekateri tranzistorji.

Upornost: upornost je ključna fizikalna količina, ki meri električno prevodnost poliranih monokristalnih silicijevih rezin. Njegova vrednost odraža prevodno zmogljivost materiala. Nižja kot je upornost, boljša je prevodnost silicijeve rezine; nasprotno, večja kot je upornost, slabša je prevodnost. Upornost silicijevih rezin je določena z njihovimi inherentnimi lastnostmi materiala, pomemben vpliv pa ima tudi temperatura. Na splošno se upornost silicijevih rezin povečuje s temperaturo. V praktičnih aplikacijah imajo različne mikroelektronske naprave različne zahteve glede upornosti za silicijeve rezine. Na primer, rezine, ki se uporabljajo pri izdelavi integriranih vezij, potrebujejo natančen nadzor upornosti, da se zagotovi stabilno in zanesljivo delovanje naprave.

Orientacija: Kristalna orientacija rezine predstavlja kristalografsko smer silicijeve mreže, običajno določeno z Millerjevimi indeksi, kot so (100), (110), (111) itd. Različne kristalne orientacije imajo različne fizikalne lastnosti, kot je gostota linij, ki se spreminja glede na orientacijo. Ta razlika lahko vpliva na zmogljivost rezin v naslednjih korakih obdelave in na končno zmogljivost mikroelektronskih naprav. V proizvodnem procesu lahko z izbiro silicijeve rezine z ustrezno usmeritvijo za različne zahteve naprave optimizirate delovanje naprave, izboljšate učinkovitost proizvodnje in povečate kakovost izdelka.

Ploščat/zarez: ploski rob (ravna) ali V-zareza (zareza) na obodu silicijeve rezine ima ključno vlogo pri poravnavi kristalne orientacije in je pomemben identifikator pri izdelavi in ​​obdelavi rezine. Rezine različnih premerov ustrezajo različnim standardom za dolžino Flat ali Notch. Poravnalni robovi so razvrščeni v primarno in sekundarno. Primarna plošča se v glavnem uporablja za določitev osnovne orientacije kristala in referenco obdelave rezine, medtem ko sekundarna plošča dodatno pomaga pri natančni poravnavi in ​​obdelavi, kar zagotavlja natančno delovanje in doslednost rezine v celotni proizvodni liniji.

Debelina: Debelina rezine je običajno določena v mikrometrih (μm), običajna debelina pa je med 100 μm in 1000 μm. Rezine različnih debelin so primerne za različne vrste mikroelektronskih naprav. Tanjše rezine (npr. 100 μm – 300 μm) se pogosto uporabljajo za proizvodnjo čipov, ki zahtevajo strog nadzor debeline, zmanjšanje velikosti in teže čipa ter povečanje gostote integracije. Debelejše rezine (npr. 500 μm – 1000 μm) se pogosto uporabljajo v napravah, ki zahtevajo večjo mehansko trdnost, kot so močnostne polprevodniške naprave, da se zagotovi stabilnost med delovanjem.

Površinska hrapavost: Površinska hrapavost je eden od ključnih parametrov za ocenjevanje kakovosti rezin, saj neposredno vpliva na oprijem med rezinami in naknadno nanesenimi tankoslojnimi materiali ter na električno zmogljivost naprave. Običajno je izražena kot koren srednje kvadratne (RMS) hrapavosti (v nm). Nižja površinska hrapavost pomeni, da je površina rezin bolj gladka, kar pomaga zmanjšati pojave, kot je sipanje elektronov, in izboljša delovanje in zanesljivost naprave. V naprednih procesih izdelave polprevodnikov postajajo zahteve glede površinske hrapavosti vse strožje, zlasti za visoko zmogljivo proizvodnjo integriranih vezij, kjer je treba površinsko hrapavost nadzorovati na nekaj nanometrov ali celo nižje.

Skupna variacija debeline (TTV): Skupna variacija debeline se nanaša na razliko med največjo in najmanjšo debelino, izmerjeno na več točkah na površini rezine, običajno izraženo v μm. Visok TTV lahko povzroči odstopanja v postopkih, kot sta fotolitografija in jedkanje, kar vpliva na doslednost delovanja naprave in izkoristek. Zato je nadzor TTV med proizvodnjo rezin ključni korak pri zagotavljanju kakovosti izdelka. Za proizvodnjo visokonatančnih mikroelektronskih naprav mora biti TTV običajno znotraj nekaj mikrometrov.

Preklon: Preklon se nanaša na odstopanje med površino rezine in idealno ravno ravnino, običajno merjeno v μm. Oblati s čezmernim upognjenjem se lahko zlomijo ali doživijo neenakomerno obremenitev med nadaljnjo obdelavo, kar vpliva na učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelka. Zlasti pri postopkih, ki zahtevajo visoko ravnost, kot je fotolitografija, je treba upogibanje nadzorovati v določenem območju, da zagotovimo natančnost in doslednost fotolitografskega vzorca.

Deformacija: Deformacija označuje odstopanje med površino rezine in idealno sferično obliko, prav tako merjeno v μm. Podobno kot lok je tudi osnova pomemben pokazatelj ravnosti rezin. Prekomerna deformacija ne vpliva samo na natančnost namestitve rezin v opremo za obdelavo, ampak lahko povzroči tudi težave med postopkom pakiranja čipov, kot je slaba povezava med čipom in embalažnim materialom, kar posledično vpliva na zanesljivost naprave. Pri proizvodnji polprevodnikov visokega razreda postajajo zahteve glede osnove vse strožje, da bi izpolnili zahteve naprednih procesov proizvodnje čipov in pakiranja.

Profil roba: Profil roba rezine je ključnega pomena za njeno kasnejšo obdelavo in rokovanje. Običajno je določena z območjem izključitve robov (EEZ), ki določa razdaljo od roba rezine, kjer obdelava ni dovoljena. Pravilno oblikovan robni profil in natančen nadzor EEZ pomagata preprečiti napake na robovih, koncentracije napetosti in druge težave med obdelavo, s čimer izboljšata splošno kakovost rezin in izkoristek. V nekaterih naprednih proizvodnih procesih mora biti natančnost profila robov na ravni pod mikroni.

Število delcev: Porazdelitev števila in velikosti delcev na površini rezin pomembno vpliva na delovanje mikroelektronskih naprav. Prekomerni ali veliki delci lahko povzročijo okvare naprave, kot so kratki stiki ali puščanje, kar zmanjša izkoristek izdelka. Zato se število delcev običajno meri s štetjem delcev na enoto površine, kot je število delcev, večjih od 0,3 μm. Stroga kontrola števila delcev med proizvodnjo rezin je bistven ukrep za zagotavljanje kakovosti izdelkov. Napredne tehnologije čiščenja in čisto proizvodno okolje se uporabljajo za zmanjšanje kontaminacije z delci na površini rezin.

Sorodna proizvodnja

Enokristalna silicijeva rezina Si Vrsta substrata N/P Izbirna rezina iz silicijevega karbida

FZ CZ Si rezina na zalogi 12-palčna silikonska rezina Prime ali Test