V razcvetu razvoja polprevodniške industrije, polirani monokristalsilicijeve rezineigrajo ključno vlogo. Služijo kot osnovni material za proizvodnjo različnih mikroelektronskih naprav. Od kompleksnih in natančnih integriranih vezij do visokohitrostnih mikroprocesorjev in večnamenskih senzorjev, poliranih monokristalovsilicijeve rezineso bistvene. Razlike v njihovi zmogljivosti in specifikacijah neposredno vplivajo na kakovost in zmogljivost končnih izdelkov. Spodaj so navedene skupne specifikacije in parametri poliranih monokristalnih silicijevih rezin:

Premer: Velikost polprevodniških monokristalnih silicijevih rezin se meri z njihovim premerom in so na voljo v različnih specifikacijah. Običajni premeri vključujejo 2 palca (50,8 mm), 3 palce (76,2 mm), 4 palce (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 zahteve procesa. Na primer, rezine manjšega premera se običajno uporabljajo za posebne mikroelektronske naprave majhnega obsega, medtem ko rezine večjega premera kažejo večjo proizvodno učinkovitost in stroškovne prednosti pri proizvodnji integriranih vezij v velikem obsegu. Zahteve glede površine so razvrščene v 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. Zahteva glede površine (zaključna obdelava): Enostransko polirano SSP / Dvostransko polirano DSP.

Vrsta/dopant: (1) Polprevodnik tipa N: Ko se v intrinzični polprevodnik vnesejo določeni atomi nečistoč, se spremeni njegova prevodnost. Na primer, ko se dodajo petvalentni elementi, kot so dušik (N), fosfor (P), arzen (As) ali antimon (Sb), njihovi valentni elektroni tvorijo kovalentne vezi z valentnimi elektroni okoliških atomov silicija, pri čemer ostane dodaten elektron, ki ni vezan s kovalentno vezjo. To povzroči, da je koncentracija elektronov večja od koncentracije vrzeli, kar tvori polprevodnik tipa N, znan tudi kot polprevodnik elektronskega tipa. Polprevodniki tipa N so ključni pri izdelavi naprav, ki potrebujejo elektrone kot glavne nosilce naboja, kot so nekatere napajalne naprave. (2) Polprevodnik tipa P: Ko se v silicijev polprevodnik vnesejo trivalentni elementi nečistoč, kot so bor (B), galij (Ga) ali indij (In), valentni elektroni atomov nečistoč tvorijo kovalentne vezi z okoliškimi atomi silicija, vendar jim manjka vsaj en valentni elektron in ne morejo tvoriti popolne kovalentne vezi. To vodi do večje koncentracije vrzeli od koncentracije elektronov, kar tvori polprevodnik tipa P, znan tudi kot polprevodnik z vrzeli. Polprevodniki tipa P igrajo ključno vlogo pri izdelavi naprav, kjer vrzeli 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. Njena vrednost odraža prevodne lastnosti materiala. Nižja kot je upornost, boljša je prevodnost silicijeve rezine; obratno, višja 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 praktični uporabi imajo različne mikroelektronske naprave različne zahteve glede upornosti silicijevih rezin. 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, ki jo običajno določajo Millerjevi 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 delovanje rezine v nadaljnjih korakih obdelave in končno delovanje mikroelektronskih naprav. V proizvodnem procesu lahko izbira silicijeve rezine z ustrezno orientacijo za različne zahteve naprave optimizira delovanje naprave, izboljša učinkovitost proizvodnje in izboljša kakovost izdelka.

Ploščat rob/zareza: Ploščat rob (ploščat) ali V-zareza (zareza) na obodu silicijeve rezine igra ključno vlogo pri poravnavi orientacije kristalov in je pomemben identifikator pri izdelavi in ​​obdelavi rezine. Rezine različnih premerov ustrezajo različnim standardom za dolžino ploskega roba ali zareze. Robovi za poravnavo so razvrščeni v primarne ploske in sekundarne ploske. Primarna ploska robova se uporablja predvsem za določanje osnovne orientacije kristalov in referenčne točke obdelave rezine, medtem ko sekundarna ploska robova dodatno pomaga pri natančni poravnavi in ​​obdelavi, kar zagotavlja natančno delovanje in doslednost rezine po celotni proizvodni liniji.

Debelina: Debelina rezine je običajno določena v mikrometrih (μm), pri čemer se običajna debelina giblje 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 izdelavo čipov, ki zahteva strog nadzor debeline, kar zmanjša velikost in težo čipa ter poveča gostoto 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.

Hrapavost površine: Hrapavost površine je eden ključnih parametrov za ocenjevanje kakovosti rezine, saj neposredno vpliva na oprijem med rezino in naknadno nanesenimi tankoplastnimi materiali, pa tudi na električno delovanje naprave. Običajno se izraža kot efektivna vrednost hrapavosti (RMS) (v nm). Nižja hrapavost površine pomeni, da je površina rezine bolj gladka, kar pomaga zmanjšati pojave, kot je sipanje elektronov, in izboljša delovanje in zanesljivost naprave. V naprednih procesih izdelave polprevodnikov postajajo zahteve glede hrapavosti površine vse strožje, zlasti pri izdelavi vrhunskih integriranih vezij, kjer je treba hrapavost površine nadzorovati na nekaj nanometrov ali celo manj.

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

Ukrivljenost: Ukrivljenost se nanaša na odstopanje med površino rezine in idealno ravno ravnino, običajno merjeno v μm. Rezine s prekomerno ukrivljenostjo se lahko med nadaljnjo obdelavo zlomijo ali doživijo neenakomerno obremenitev, kar vpliva na učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelka. Zlasti pri procesih, ki zahtevajo visoko ravnost, kot je fotolitografija, je treba ukrivljenost nadzorovati v določenem območju, da se zagotovi natančnost in doslednost fotolitografskega vzorca.

Ukrivljenost: Ukrivljenost označuje odstopanje med površino rezine in idealno sferično obliko, merjeno tudi v μm. Podobno kot ukrivljenost je tudi ukrivljenost pomemben pokazatelj ravnosti rezine. Prekomerna ukrivljenost ne vpliva le na natančnost namestitve rezine v procesno opremo, temveč lahko povzroči tudi težave med postopkom pakiranja čipa, kot je slaba vez med čipom in embalažnim materialom, kar posledično vpliva na zanesljivost naprave. Pri proizvodnji vrhunskih polprevodnikov postajajo zahteve glede ukrivljenosti vse strožje, da bi zadostile zahtevam naprednih postopkov izdelave in pakiranja čipov.

Profil roba: Profil roba rezine je ključnega pomena za njeno nadaljnjo obdelavo in ravnanje. Običajno ga določa območje izključitve robov (EEZ), ki določa razdaljo od roba rezine, kjer obdelava ni dovoljena. Pravilno zasnovan profil roba in natančen nadzor EEZ pomagata preprečiti napake robov, koncentracije napetosti in druge težave med obdelavo, kar izboljša splošno kakovost in izkoristek rezine. V nekaterih naprednih proizvodnih procesih je potrebna natančnost profila roba na submikronski ravni.

Število delcev: Število in porazdelitev velikosti delcev na površini rezine pomembno vplivata na delovanje mikroelektronskih naprav. Prekomerno število ali veliki delci lahko povzročijo okvare naprav, kot so kratki stiki ali puščanje, kar zmanjša izkoristek izdelka. Zato se število delcev običajno meri s štetjem delcev na enoto površine, na primer število delcev, večjih od 0,3 μm. Strog nadzor števila delcev med proizvodnjo rezin je bistven ukrep za zagotavljanje kakovosti izdelka. Za zmanjšanje kontaminacije delcev na površini rezine se uporabljajo napredne tehnologije čiščenja in čisto proizvodno okolje.

Sorodna proizvodnja

Monokristalna silicijeva rezina Si substrat tipa N/P Dodatna silicijeva karbidna rezina

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