U procesu brzog razvoja poluvodičke industrije, polirani monokristalsilicijske pločiceigraju ključnu ulogu. Služe kao temeljni materijal za proizvodnju raznih mikroelektroničkih uređaja. Od složenih i preciznih integriranih krugova do brzih mikroprocesora i višenamjenskih senzora, polirani monokristalsilicijske pločicesu bitne. Razlike u njihovim performansama i specifikacijama izravno utječu na kvalitetu i performanse konačnih proizvoda. U nastavku su navedene uobičajene specifikacije i parametri poliranih monokristalnih silicijskih pločica:

Promjer: Veličina poluvodičkih monokristalnih silicijskih pločica mjeri se njihovim promjerom, a dolaze u različitim specifikacijama. Uobičajeni promjeri uključuju 2 inča (50,8 mm), 3 inča (76,2 mm), 4 inča (100 mm), 5 inča (125 mm), 6 inča (150 mm), 8 inča (200 mm), 12 inča (300 mm) i 18 inča (450 mm). Različiti promjeri prikladni su za različite proizvodne potrebe i zahtjeve procesa. Na primjer, pločice manjeg promjera obično se koriste za posebne mikroelektroničke uređaje malog volumena, dok pločice većeg promjera pokazuju veću učinkovitost proizvodnje i troškovne prednosti u proizvodnji integriranih krugova velikih razmjera. Zahtjevi za površinu kategorizirani su kao jednostrano polirane (SSP) i dvostrano polirane (DSP). Jednostrano polirane pločice koriste se za uređaje koji zahtijevaju visoku ravnost na jednoj strani, kao što su određeni senzori. Dvostrano polirane pločice obično se koriste za integrirane krugove i druge proizvode koji zahtijevaju visoku preciznost na obje površine. Zahtjev za površinu (završna obrada): SSP polirana s jedne strane / DSP polirana s obje strane.

Vrsta/Dopant: (1) Poluvodič N-tipa: Kada se određeni atomi nečistoća uvedu u intrinzični poluvodič, oni mijenjaju njegovu vodljivost. Na primjer, kada se dodaju petovalentni elementi poput dušika (N), fosfora (P), arsena (As) ili antimona (Sb), njihovi valentni elektroni tvore kovalentne veze s valentnim elektronima okolnih atoma silicija, ostavljajući dodatni elektron koji nije vezan kovalentnom vezom. To rezultira koncentracijom elektrona većom od koncentracije šupljina, formirajući poluvodič N-tipa, također poznat kao poluvodič elektronskog tipa. Poluvodiči N-tipa ključni su u proizvodnji uređaja kojima su potrebni elektroni kao glavni nositelji naboja, kao što su određeni energetski uređaji. (2) Poluvodič P-tipa: Kada se trovalentni elementi nečistoća poput bora (B), galija (Ga) ili indija (In) uvedu u silicijev poluvodič, valentni elektroni atoma nečistoća tvore kovalentne veze s okolnim atomima silicija, ali im nedostaje barem jedan valentni elektron i ne mogu formirati potpunu kovalentnu vezu. To dovodi do veće koncentracije šupljina od koncentracije elektrona, formirajući poluvodič P-tipa, također poznat kao poluvodič s šupljinom. Poluvodiči P-tipa igraju ključnu ulogu u proizvodnji uređaja gdje šupljine služe kao glavni nositelji naboja, poput dioda i određenih tranzistora.

Otpornost: Otpornost je ključna fizikalna veličina koja mjeri električnu vodljivost poliranih monokristalnih silicijskih pločica. Njegova vrijednost odražava vodljiva svojstva materijala. Što je otpornost niža, to je vodljivost silicijske pločice bolja; obrnuto, što je otpornost veća, to je vodljivost lošija. Otpornost silicijskih pločica određena je njihovim inherentnim svojstvima materijala, a temperatura također ima značajan utjecaj. Općenito, otpornost silicijskih pločica raste s temperaturom. U praktičnim primjenama, različiti mikroelektronički uređaji imaju različite zahtjeve za otpornošću silicijskih pločica. Na primjer, pločice koje se koriste u proizvodnji integriranih krugova trebaju preciznu kontrolu otpornosti kako bi se osigurale stabilne i pouzdane performanse uređaja.

Orijentacija: Kristalna orijentacija pločice predstavlja kristalografski smjer silicijeve rešetke, obično određen Millerovim indeksima kao što su (100), (110), (111) itd. Različite kristalne orijentacije imaju različita fizikalna svojstva, poput gustoće linija, koja varira ovisno o orijentaciji. Ta razlika može utjecati na performanse pločice u sljedećim koracima obrade i konačne performanse mikroelektroničkih uređaja. U proizvodnom procesu, odabir silicijske pločice s odgovarajućom orijentacijom za različite zahtjeve uređaja može optimizirati performanse uređaja, poboljšati učinkovitost proizvodnje i poboljšati kvalitetu proizvoda.

Ravni rub/Urez: Ravni rub (ravni) ili V-urez (urez) na obodu silicijske pločice igra ključnu ulogu u poravnanju orijentacije kristala i važan je identifikator u proizvodnji i obradi pločice. Pločice različitih promjera odgovaraju različitim standardima za duljinu ravne površine ili ureza. Rubovi za poravnanje klasificiraju se u primarne ravne i sekundarne ravne. Primarna ravna površina uglavnom se koristi za određivanje osnovne orijentacije kristala i reference obrade pločice, dok sekundarna ravna površina dodatno pomaže u preciznom poravnanju i obradi, osiguravajući točan rad i konzistentnost pločice tijekom cijele proizvodne linije.

Debljina: Debljina pločice obično se navodi u mikrometrima (μm), s uobičajenim rasponom debljine između 100 μm i 1000 μm. Pločice različitih debljina prikladne su za različite vrste mikroelektroničkih uređaja. Tanje pločice (npr. 100 μm – 300 μm) često se koriste za proizvodnju čipova koja zahtijeva strogu kontrolu debljine, smanjujući veličinu i težinu čipa i povećavajući gustoću integracije. Deblje pločice (npr. 500 μm – 1000 μm) široko se koriste u uređajima koji zahtijevaju veću mehaničku čvrstoću, kao što su poluvodički uređaji s energetskom snagom, kako bi se osigurala stabilnost tijekom rada.

Hrapavost površine: Hrapavost površine jedan je od ključnih parametara za procjenu kvalitete pločice, jer izravno utječe na prianjanje između pločice i naknadno deponiranih tankoslojnih materijala, kao i na električne performanse uređaja. Obično se izražava kao efektivna vrijednost hrapavosti (RMS) (u nm). Manja hrapavost površine znači da je površina pločice glatkija, što pomaže u smanjenju fenomena poput raspršenja elektrona i poboljšava performanse i pouzdanost uređaja. U naprednim procesima proizvodnje poluvodiča, zahtjevi za hrapavost površine postaju sve stroži, posebno za proizvodnju vrhunskih integriranih krugova, gdje se hrapavost površine mora kontrolirati na nekoliko nanometara ili čak i niže.

Ukupna varijacija debljine (TTV): Ukupna varijacija debljine odnosi se na razliku između maksimalne i minimalne debljine izmjerene na više točaka na površini pločice, obično izraženu u μm. Visoka TTV može dovesti do odstupanja u procesima kao što su fotolitografija i jetkanje, što utječe na konzistentnost performansi uređaja i prinos. Stoga je kontrola TTV-a tijekom proizvodnje pločice ključni korak u osiguravanju kvalitete proizvoda. Za proizvodnju visokopreciznih mikroelektroničkih uređaja, TTV obično mora biti unutar nekoliko mikrometara.

Savijanje: Savijanje se odnosi na odstupanje između površine pločice i idealne ravne ravnine, obično mjereno u μm. Pločice s prekomjernim savijanjem mogu se slomiti ili doživjeti neravnomjerno naprezanje tijekom naknadne obrade, što utječe na učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda. Posebno u procesima koji zahtijevaju visoku ravnost, poput fotolitografije, savijanje se mora kontrolirati unutar određenog raspona kako bi se osigurala točnost i konzistentnost fotolitografskog uzorka.

Iskrivljenost: Iskrivljenost označava odstupanje između površine pločice i idealnog sfernog oblika, također mjereno u μm. Slično kao i luk, iskrivljenost je važan pokazatelj ravnosti pločice. Prekomjerna iskrivljenost ne utječe samo na točnost postavljanja pločice u opremu za obradu, već može uzrokovati i probleme tijekom procesa pakiranja čipa, poput lošeg spajanja između čipa i materijala za pakiranje, što zauzvrat utječe na pouzdanost uređaja. U proizvodnji vrhunskih poluvodiča, zahtjevi za iskrivljenost postaju sve stroži kako bi se zadovoljili zahtjevi naprednih procesa proizvodnje i pakiranja čipova.

Profil ruba: Profil ruba pločice ključan je za njezinu naknadnu obradu i rukovanje. Obično je određen zonom isključenja ruba (EEZ), koja definira udaljenost od ruba pločice gdje nije dopuštena obrada. Pravilno dizajniran profil ruba i precizna kontrola EEZ-a pomažu u izbjegavanju nedostataka ruba, koncentracija naprezanja i drugih problema tijekom obrade, poboljšavajući ukupnu kvalitetu i prinos pločice. U nekim naprednim proizvodnim procesima, preciznost profila ruba mora biti na submikronskoj razini.

Broj čestica: Broj i raspodjela veličine čestica na površini pločice značajno utječu na performanse mikroelektroničkih uređaja. Prekomjerne ili velike čestice mogu dovesti do kvarova uređaja, poput kratkih spojeva ili curenja, smanjujući prinos proizvoda. Stoga se broj čestica obično mjeri brojanjem čestica po jedinici površine, kao što je broj čestica većih od 0,3 μm. Stroga kontrola broja čestica tijekom proizvodnje pločice bitna je mjera za osiguranje kvalitete proizvoda. Napredne tehnologije čišćenja i čisto proizvodno okruženje koriste se kako bi se smanjila kontaminacija česticama na površini pločice.

Povezana proizvodnja

Monokristalna silicijeva pločica Si podloga tipa N/P Opcionalna silicijeva karbidna pločica

FZ CZ Si pločica na zalihi 12-inčna silicijska pločica Prime ili Test