Жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің қарқынды даму процесінде жылтыратылған монокристаллдыкремний пластиналарышешуші рөл атқарады. Олар әртүрлі микроэлектрондық құрылғыларды өндіру үшін негізгі материал ретінде қызмет етеді. Күрделі және дәл интегралдық схемалардан бастап жоғары жылдамдықты микропроцессорлар мен көп функциялы сенсорларға, жылтыратылған монокристаллдарға дейінкремний пластиналарымаңызды. Олардың өнімділігі мен сипаттамаларындағы айырмашылықтар соңғы өнімдердің сапасы мен өнімділігіне тікелей әсер етеді. Төменде жылтыратылған монокристалды кремний пластиналарының жалпы сипаттамалары мен параметрлері келтірілген:

Диаметрі: Жартылай өткізгіш монокристалды кремний пластиналарының өлшемі олардың диаметрімен өлшенеді және олар әртүрлі сипаттамаларда болады. 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) жатады. Әртүрлі диаметрлер әртүрлі өндірістік қажеттіліктер мен технологиялық талаптарға сәйкес келеді. Мысалы, кіші диаметрлі пластиналар әдетте арнайы, шағын көлемді микроэлектрондық құрылғылар үшін қолданылады, ал үлкен диаметрлі пластиналар ірі көлемді интегралды микросхема өндірісінде жоғары өндірістік тиімділік пен шығындар артықшылықтарын көрсетеді. Беттік талаптар бір жақты жылтыратылған (SSP) және екі жақты жылтыратылған (DSP) болып жіктеледі. Бір жақты жылтыратылған пластиналар белгілі бір сенсорлар сияқты бір жағынан жоғары тегістікті қажет ететін құрылғылар үшін қолданылады. Екі жақты жылтыратылған пластиналар әдетте интегралды микросхемалар мен екі бетінде де жоғары дәлдікті қажет ететін басқа өнімдер үшін қолданылады. Беткі қабатқа қойылатын талаптар (өңдеу): Бір жақты жылтыратылған SSP / Екі жақты жылтыратылған DSP.

Түрі/Қоспа: (1) N-типті жартылай өткізгіш: Белгілі бір қоспа атомдары меншікті жартылай өткізгішке енгізілгенде, олар оның өткізгіштігін өзгертеді. Мысалы, азот (N), фосфор (P), мышьяк (As) немесе сурьма (Sb) сияқты бес валентті элементтер қосылғанда, олардың валенттілік электрондары айналасындағы кремний атомдарының валенттілік электрондарымен ковалентті байланыс түзеді, бұл ковалентті байланыспен байланыспаған қосымша электрон қалдырады. Бұл электрон концентрациясының тесік концентрациясынан жоғары болуына әкеледі, бұл электрон типті жартылай өткізгіш деп те аталатын N-типті жартылай өткізгішті құрайды. N-типті жартылай өткізгіштер белгілі бір қуат құрылғылары сияқты негізгі заряд тасымалдаушылары 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 өткізгішке енгізілгенде, қоспа атомдарының валенттілік электрондары айналасындағы кремний атомдарымен ковалентті байланыс түзеді, бірақ оларда кем дегенде бір валенттілік электроны жоқ және толық ковалентті байланыс түзе алмайды. Бұл электрон концентрациясынан жоғары тесік концентрациясына әкеледі, бұл P-типті жартылай өткізгішті, сондай-ақ тесік типті жартылай өткізгішті түзеді. P-типті жартылай өткізгіштер тесіктер диодтар мен белгілі бір транзисторлар сияқты негізгі заряд тасымалдаушылар ретінде қызмет ететін құрылғыларды өндіруде маңызды рөл атқарады.

Кедергі: Кедергі - жылтыратылған монокристалды кремний пластиналарының электр өткізгіштігін өлшейтін негізгі физикалық шама. Оның мәні материалдың өткізгіштік қасиетін көрсетеді. Кедергі неғұрлым төмен болса, кремний пластинасының өткізгіштігі соғұрлым жақсы болады; керісінше, кедергі неғұрлым жоғары болса, өткізгіштігі соғұрлым нашар болады. Кремний пластиналарының кедергісі олардың материалдық қасиеттерімен анықталады, ал температура да айтарлықтай әсер етеді. Жалпы алғанда, кремний пластиналарының кедергісі температурамен бірге артады. Практикалық қолдануда әртүрлі микроэлектрондық құрылғыларда кремний пластиналарына арналған кедергі талаптары әртүрлі болады. Мысалы, интегралды схема өндірісінде қолданылатын пластиналар құрылғының тұрақты және сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін кедергіні дәл бақылауды қажет етеді.

Бағыт: Пластинаның кристалдық бағыты кремний торының кристаллографиялық бағытын білдіреді, әдетте Миллер индекстерімен, мысалы (100), (110), (111) және т.б. анықталады. Әртүрлі кристалдық бағыттардың әртүрлі физикалық қасиеттері бар, мысалы, бағытқа байланысты өзгеретін сызық тығыздығы. Бұл айырмашылық пластинаның кейінгі өңдеу кезеңдеріндегі жұмысына және микроэлектрондық құрылғылардың соңғы жұмысына әсер етуі мүмкін. Өндіріс процесінде әртүрлі құрылғы талаптарына сәйкес келетін бағдары бар кремний пластинасын таңдау құрылғының жұмысын оңтайландыруға, өндіріс тиімділігін арттыруға және өнім сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.

Жазық/Ою: Кремний пластинасының шеңберіндегі жазық жиек (Жалпақ) немесе V-тәрізді ойық (Ою) кристалдың бағдарын туралауда маңызды рөл атқарады және пластинаны өндіру мен өңдеуде маңызды идентификатор болып табылады. Әр түрлі диаметрлі пластиналар жазық немесе ойықтың ұзындығына арналған әртүрлі стандарттарға сәйкес келеді. Туралау жиектері бастапқы жазық және қосымша жазық болып жіктеледі. Бастапқы жазық негізінен пластинаның негізгі кристалдың бағдарын және өңдеу сілтемесін анықтау үшін қолданылады, ал қосымша жазық дәл туралау мен өңдеуге көмектеседі, өндіріс желісі бойынша пластинаның дәл жұмыс істеуін және тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Қалыңдығы: Пластинаның қалыңдығы әдетте микрометрлермен (мкм) көрсетіледі, жалпы қалыңдық диапазоны 100 мкм мен 1000 мкм аралығында болады. Әртүрлі қалыңдықтағы пластиналар әртүрлі микроэлектрондық құрылғыларға жарамды. Жұқа пластиналар (мысалы, 100 мкм – 300 мкм) көбінесе чип өндірісінде қолданылады, бұл чиптің өлшемі мен салмағын азайтып, интеграция тығыздығын арттырады. Қалың пластиналар (мысалы, 500 мкм – 1000 мкм) жұмыс кезінде тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін қуатты жартылай өткізгіш құрылғылар сияқты жоғары механикалық беріктікті қажет ететін құрылғыларда кеңінен қолданылады.

Беттік кедір-бұдырлық: Беттік кедір-бұдырлық пластина сапасын бағалаудың негізгі параметрлерінің бірі болып табылады, себебі ол пластина мен кейінгі тұндырылған жұқа қабықшалы материалдар арасындағы адгезияға, сондай-ақ құрылғының электрлік өнімділігіне тікелей әсер етеді. Ол әдетте орташа квадраттық (RMS) кедір-бұдырлық ретінде көрсетіледі (нм). Төмен беттік кедір-бұдырлық пластина бетінің тегіс екенін білдіреді, бұл электрондардың шашырауы сияқты құбылыстарды азайтуға көмектеседі және құрылғының өнімділігі мен сенімділігін жақсартады. Жетілдірілген жартылай өткізгіш өндіріс процестерінде беттік кедір-бұдырлық талаптары, әсіресе беттік кедір-бұдырлықты бірнеше нанометрге немесе одан да төменге дейін бақылау қажет болатын жоғары деңгейлі интегралды микросхема өндірісі үшін барған сайын қатаңдана түсуде.

Жалпы қалыңдықтың өзгеруі (ЖҚТ): Жалпы қалыңдықтың өзгеруі пластина бетіндегі бірнеше нүктелерде өлшенген максималды және минималды қалыңдықтар арасындағы айырмашылықты білдіреді, әдетте мкм-мен көрсетіледі. Жоғары ЖҚТ фотолитография және ою сияқты процестерде ауытқуларға әкелуі мүмкін, бұл құрылғының жұмысының консистенциясы мен өнімділігіне әсер етеді. Сондықтан, пластина өндірісі кезінде ЖҚТ-ны бақылау өнім сапасын қамтамасыз етудегі маңызды қадам болып табылады. Жоғары дәлдіктегі микроэлектрондық құрылғыларды өндіру үшін ЖҚТ әдетте бірнеше микрометр шегінде болуы керек.

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

Деформация: Деформация пластина беті мен идеалды сфералық пішін арасындағы ауытқуды көрсетеді, ол мкм-мен де өлшенеді. Садақтың пішініне ұқсас, деформация пластинаның жазықтығының маңызды көрсеткіші болып табылады. Шамадан тыс деформация пластинаны өңдеу жабдықтарына орналастыру дәлдігіне ғана емес, сонымен қатар чипті орау процесінде чип пен орау материалы арасындағы нашар байланыс сияқты мәселелерді тудыруы мүмкін, бұл өз кезегінде құрылғының сенімділігіне әсер етеді. Жоғары сапалы жартылай өткізгіш өндірісінде чипті өндіру мен орау процестерінің талаптарын қанағаттандыру үшін деформация талаптары қатаңдана түсуде.

Жиек профилі: Пластинаның жиек профилі оны кейінгі өңдеу және өңдеу үшін өте маңызды. Әдетте ол өңдеуге рұқсат етілмеген пластинаның жиегінен қашықтықты анықтайтын Жиек профилін шектеу аймағымен (ЖЭА) белгіленеді. Дұрыс жасалған жиек профилі және дәл ЖЭА басқаруы өңдеу кезінде жиек ақауларының, кернеу концентрациясының және басқа да мәселелердің алдын алуға көмектеседі, пластинаның жалпы сапасы мен өнімділігін жақсартады. Кейбір озық өндірістік процестерде жиек профилінің дәлдігі микроннан төмен деңгейде болуы қажет.

Бөлшектер саны: Пластинаның бетіндегі бөлшектердің саны мен өлшемінің таралуы микроэлектрондық құрылғылардың жұмысына айтарлықтай әсер етеді. Шамадан тыс немесе үлкен бөлшектер құрылғының істен шығуына, мысалы, қысқа тұйықталуларға немесе ағып кетулерге әкелуі мүмкін, бұл өнімнің шығымын төмендетеді. Сондықтан бөлшектер саны әдетте бірлік аудандағы бөлшектерді, мысалы, 0,3 мкм-ден үлкен бөлшектер санын санау арқылы өлшенеді. Пластинаны өндіру кезінде бөлшектер санын қатаң бақылау өнім сапасын қамтамасыз етудің маңызды шарасы болып табылады. Пластинаның бетіндегі бөлшектердің ластануын азайту үшін озық тазалау технологиялары және таза өндірістік орта қолданылады.

Байланысты өндіріс

Бір кристалды кремний пластинасы Si субстрат түрі N/P Қосымша кремний карбидті пластина

FZ CZ Si пластинасы қоймада бар 12 дюймдік кремний пластинасы Prime немесе Test