Жартылай өткізгіш өнеркәсібінің қарқынды даму процесінде жылтыратылған монокристалкремний пластиналарышешуші рөл атқарады. Олар әртүрлі микроэлектрондық құрылғыларды өндіру үшін негізгі материал ретінде қызмет етеді. Күрделі және дәл интегралды схемалардан жоғары жылдамдықты микропроцессорларға және көп функциялы сенсорларға дейін жылтыратылған монокристалдыкремний пластиналарымаңызды болып табылады. Олардың өнімділігі мен техникалық сипаттамаларындағы айырмашылықтар соңғы өнімнің сапасы мен өнімділігіне тікелей әсер етеді. Төменде жылтыратылған монокристалды кремний пластинкаларының жалпы сипаттамалары мен параметрлері берілген:

Диаметрі: Жартылай өткізгішті монокристалды кремний пластинкаларының өлшемі олардың диаметрімен өлшенеді және олар әртүрлі сипаттамаларға ие. Жалпы диаметрлерге 2 дюйм (50,8 мм), 3 дюйм (76,2 мм), 4 дюйм (100 мм), 5 дюйм (125 мм), 6 дюйм (150 мм), 8 дюйм (200 мм), 12 дюйм (300 мм) және 18 дюйм (450 мм) кіреді. Түрлі диаметрлер әртүрлі өндірістік қажеттіліктер мен технологиялық талаптарға сай келеді. Мысалы, кіші диаметрлі пластиналар әдетте арнайы, шағын көлемді микроэлектрондық құрылғылар үшін пайдаланылады, ал үлкен диаметрлі пластиналар кең ауқымды интегралды схемалар өндірісінде жоғары өндірістік тиімділік пен шығындардың артықшылықтарын көрсетеді. Бетке қойылатын талаптар бір жақты жылтыратылған (SSP) және екі жақты жылтыратылған (DSP) болып бөлінеді. Бір жақты жылтыратылған пластиналар белгілі бір сенсорлар сияқты бір жағында жоғары тегістікті қажет ететін құрылғылар үшін қолданылады. Екі жақты жылтыратылған пластиналар әдетте интегралды схемалар мен екі бетінде де жоғары дәлдікті қажет ететін басқа өнімдер үшін қолданылады. Бетке қойылатын талап (аяқтау): бір жақты жылтыратылған SSP / Екі жақты жылтыратылған DSP.

Түр/қоспа: (1) N-типті жартылай өткізгіш: белгілі бір қоспа атомдары ішкі жартылай өткізгішке енгізілгенде, олар оның өткізгіштігін өзгертеді. Мысалы, азот (N), фосфор (P), мышьяк (As) немесе сурьма (Sb) сияқты бес валентті элементтер қосылғанда, олардың валенттік электрондары қоршаған кремний атомдарының валенттік электрондарымен ковалентті байланыстар түзеді, коваленттік байланыспен байланыспаған қосымша электрон қалдырады. Бұл саңылау концентрациясынан жоғары электрон концентрациясына әкеледі, N-типті жартылай өткізгішті құрайды, сонымен қатар электронды типті жартылай өткізгіш ретінде белгілі. N-типті жартылай өткізгіштер белгілі бір қуат құрылғылары сияқты негізгі заряд тасымалдаушылар ретінде электрондарды қажет ететін құрылғыларды өндіруде өте маңызды. (2) P-типті жартылай өткізгіш: бор (B), галлий (Ga) немесе индий (In) сияқты үш валентті қоспа элементтері кремний жартылай өткізгішіне енгізілгенде, қоспа атомдарының валенттік электрондары қоршаған кремний атомдарымен коваленттік байланыстар түзеді, бірақ оларда кемінде бір валенттік коваленттік электрон және толық байланыс түзе алмайды. Бұл саңылау түріндегі жартылай өткізгіш ретінде белгілі P-типті жартылай өткізгішті құра отырып, электрон концентрациясынан жоғары тесік концентрациясына әкеледі. P-типті жартылай өткізгіштер саңылаулары диодтар мен белгілі бір транзисторлар сияқты негізгі заряд тасымалдаушылар ретінде қызмет ететін құрылғыларды өндіруде негізгі рөл атқарады.

Меншіктілік: меншікті меншікті жылтыратылған монокристалды кремний пластинкаларының электр өткізгіштігін өлшейтін негізгі физикалық шама. Оның мәні материалдың өткізгіштік өнімділігін көрсетеді. Меншікті кедергі неғұрлым төмен болса, кремний пластинаның өткізгіштігі соғұрлым жақсы болады; керісінше, меншікті кедергі неғұрлым жоғары болса, өткізгіштік соғұрлым нашар болады. Кремний пластинкаларының кедергісі олардың материалдық қасиеттерімен анықталады және температура да айтарлықтай әсер етеді. Әдетте кремний пластинкаларының кедергісі температураға қарай артады. Практикалық қолдануда әртүрлі микроэлектрондық құрылғылар кремний пластинкаларына әртүрлі кедергі талаптарын қояды. Мысалы, интегралды схемалар өндірісінде қолданылатын пластиналар құрылғының тұрақты және сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін кедергіні дәл бақылауды қажет етеді.

Бағдар: Вафлидің кристалдық бағыты кремний торының кристаллографиялық бағытын білдіреді, әдетте (100), (110), (111) және т.б. сияқты Миллер индекстерімен белгіленеді. Әртүрлі кристалдық бағдарлардың бағдарға байланысты өзгеретін сызық тығыздығы сияқты әртүрлі физикалық қасиеттері бар. Бұл айырмашылық пластинаның келесі өңдеу қадамдарындағы өнімділігіне және микроэлектрондық құрылғылардың соңғы өнімділігіне әсер етуі мүмкін. Өндіріс процесінде әртүрлі құрылғы талаптарына сәйкес бағдары бар кремний пластинасын таңдау құрылғы өнімділігін оңтайландыруға, өндіріс тиімділігін арттыруға және өнім сапасын арттыруға мүмкіндік береді.

Тегіс/кеңістік: Кремний пластинкасының шеңберіндегі тегіс жиек (Тегіс) немесе V-кеңістік (кеңістік) кристалды бағдарлауда маңызды рөл атқарады және пластинаны өндіру мен өңдеуде маңызды идентификатор болып табылады. Әртүрлі диаметрдегі вафлилер Flat немесе Notch ұзындығы бойынша әртүрлі стандарттарға сәйкес келеді. Тегістеу жиектері негізгі жазық және қосалқы жалпақ болып жіктеледі. Бастапқы жалпақ негізінен пластинаның негізгі кристалдық бағытын және өңдеу сілтемесін анықтау үшін пайдаланылады, ал екіншілік жалпақ әрі қарай дәл туралау мен өңдеуге көмектеседі, бүкіл өндіріс желісінде вафлидің дәл жұмысы мен дәйектілігін қамтамасыз етеді.

Қалыңдығы: пластинаның қалыңдығы әдетте микрометрмен (мкм) көрсетіледі, жалпы қалыңдығы 100 мкм мен 1000 мкм аралығында болады. Әртүрлі қалыңдықтағы пластиналар микроэлектрондық құрылғылардың әртүрлі түрлеріне жарамды. Жіңішке пластиналар (мысалы, 100мкм – 300мкм) жиі қалыңдығын қатаң бақылауды, чиптің өлшемі мен салмағын азайтуды және интеграция тығыздығын арттыруды қажет ететін чиптерді өндіру үшін пайдаланылады. Қалың пластиналар (мысалы, 500мкм – 1000мкм) жұмыс кезінде тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін күшті жартылай өткізгіш құрылғылар сияқты жоғары механикалық беріктікті қажет ететін құрылғыларда кеңінен қолданылады.

Бетінің кедір-бұдырлығы: бетінің кедір-бұдырлығы пластинаның сапасын бағалаудың негізгі параметрлерінің бірі болып табылады, өйткені ол пластинаның және одан кейінгі тұндырылған жұқа үлдір материалдарының арасындағы адгезияға, сондай-ақ құрылғының электрлік өнімділігіне тікелей әсер етеді. Ол әдетте орташа квадраттық (RMS) кедір-бұдырлық (нм) ретінде көрсетіледі. Төменгі беттің кедір-бұдырлығы вафли бетінің тегіс екенін білдіреді, бұл электрондардың шашырауы сияқты құбылыстарды азайтуға көмектеседі және құрылғы өнімділігі мен сенімділігін арттырады. Жартылай өткізгішті өндірудің жетілдірілген процестерінде беттің кедір-бұдырына қойылатын талаптар, әсіресе, бетінің кедір-бұдырлығын бірнеше нанометрге дейін немесе одан да төменірек басқару қажет болатын жоғары деңгейлі интегралды схемалар өндірісі үшін барған сайын қатаң бола түсуде.

Жалпы қалыңдықтың өзгеруі (TTV): Жалпы қалыңдықтың өзгеруі вафли бетіндегі бірнеше нүктелерде өлшенген ең үлкен және ең төменгі қалыңдықтардың арасындағы айырмашылықты білдіреді, әдетте мкм-де көрсетіледі. Жоғары TTV фотолитография және сызу сияқты процестердегі ауытқуларға әкелуі мүмкін, бұл құрылғы өнімділігінің консистенциясы мен өнімділігіне әсер етеді. Сондықтан, вафельді өндіру кезінде TTV бақылауы өнім сапасын қамтамасыз етудегі негізгі қадам болып табылады. Жоғары дәлдіктегі микроэлектрондық құрылғыны жасау үшін TTV әдетте бірнеше микрометрден аспауы керек.

Садақ: Садақ пластинаның беті мен идеалды жазықтық арасындағы ауытқуды білдіреді, әдетте мкм-мен өлшенеді. Шамадан тыс иілген вафлилер сынуы немесе кейінгі өңдеу кезінде біркелкі емес кернеуге ұшырауы мүмкін, бұл өндіріс тиімділігі мен өнім сапасына әсер етеді. Әсіресе фотолитография сияқты жоғары тегістікті қажет ететін процестерде фотолитографиялық үлгінің дәлдігі мен дәйектілігін қамтамасыз ету үшін иілу белгілі бір диапазонда бақылануы керек.

Бұрыс: Бұрыс вафли беті мен идеалды сфералық пішін арасындағы ауытқуды көрсетеді, сонымен қатар мкм-мен өлшенеді. Садаққа ұқсас, иілу вафли тегістігінің маңызды көрсеткіші болып табылады. Шамадан тыс иілу вафлиді өңдеу жабдығында орналастыру дәлдігіне әсер етіп қана қоймайды, сонымен қатар чипті орау процесінде чип пен орау материалы арасындағы нашар байланыс сияқты мәселелерді тудыруы мүмкін, бұл өз кезегінде құрылғының сенімділігіне әсер етеді. Жоғары деңгейлі жартылай өткізгіштер өндірісінде ілгек талаптары озық чиптерді өндіру және орау процестерінің талаптарын қанағаттандыру үшін қатал болып келеді.

Жиек профилі: пластинаның жиек профилі оны кейінгі өңдеу және өңдеу үшін өте маңызды. Ол әдетте өңдеуге рұқсат етілмейтін пластинка жиегінен қашықтықты анықтайтын жиекті алып тастау аймағы (EEZ) арқылы белгіленеді. Тиісті жобаланған жиек профилі және нақты EEZ бақылауы жиектер ақауларын, кернеу концентрацияларын және өңдеу кезінде басқа мәселелерді болдырмауға көмектеседі, жалпы пластинаның сапасы мен шығымдылығын арттырады. Кейбір жетілдірілген өндіріс процестерінде жиек профилінің дәлдігі микроннан төмен деңгейде болуы қажет.

Бөлшектердің саны: пластинаның бетіндегі бөлшектердің саны мен өлшемі микроэлектрондық құрылғылардың жұмысына айтарлықтай әсер етеді. Шамадан тыс немесе үлкен бөлшектер қысқа тұйықталу немесе ағып кету сияқты құрылғының істен шығуына әкелуі мүмкін, бұл өнім шығымының төмендеуіне әкеледі. Сондықтан бөлшектердің саны әдетте аудан бірлігіне келетін бөлшектерді санау арқылы өлшенеді, мысалы, 0,3 мкм-ден асатын бөлшектердің саны. Вафельді өндіру кезінде бөлшектердің санын қатаң бақылау өнім сапасын қамтамасыз етудің маңызды шарасы болып табылады. Вафли бетіндегі бөлшектердің ластануын азайту үшін озық тазалау технологиялары және таза өндіріс ортасы қолданылады.

Қатысты өндіріс

Бір кристалды кремний пластинасы Si субстрат түрі N/P Қосымша кремний карбиді пластинасы

FZ CZ Si вафли қоймасында 12 дюймдік кремний пластинасы Prime немесе Test