U rastućem procesu razvoja industrije poluvodiča, polirani monokristalsilikonske pločiceigraju presudnu ulogu. Oni služe kao temeljni materijal za proizvodnju raznih mikroelektroničkih uređaja. Od složenih i preciznih integriranih sklopova do mikroprocesora velike brzine i višenamjenskih senzora, poliranog monokristalasilikonske pločicebitni su. Razlike u njihovoj izvedbi i specifikacijama izravno utječu na kvalitetu i izvedbu konačnih proizvoda. Ispod su uobičajene specifikacije i parametri poliranog monokristalnog silicija:

Promjer: Veličina poluvodičkih monokristalnih silicijskih pločica mjeri se njihovim promjerom i 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 specijalne mikroelektroničke uređaje malog volumena, dok pločice većeg promjera pokazuju veću proizvodnu učinkovitost i troškovne prednosti u velikoj proizvodnji integriranih sklopova. Površinski zahtjevi kategorizirani su kao jednostrano polirani (SSP) i dvostrano polirani (DSP). Jednostrano polirane pločice koriste se za uređaje koji zahtijevaju visoku ravnost s jedne strane, kao što su neki senzori. Dvostrano polirane pločice obično se koriste za integrirane krugove i druge proizvode koji zahtijevaju visoku preciznost na obje površine. Površinski zahtjev (završna obrada): Jednostrano polirani SSP / Dvostrano polirani DSP.

Tip/Dopant: (1) Poluvodič tipa N: Kada se određeni atomi nečistoća uvedu u intrinzični poluvodič, oni mijenjaju njegovu vodljivost. Na primjer, kada se dodaju peterovalentni elementi poput dušika (N), fosfora (P), arsena (As) ili antimona (Sb), njihovi valentni elektroni stvaraju kovalentne veze s valentnim elektronima okolnih atoma silicija, ostavljajući dodatni elektron koji nije vezan kovalentnom vezom. To rezultira koncentracijom elektrona većom od koncentracije šupljina, stvarajući poluvodič N-tipa, također poznat kao poluvodič elektronskog tipa. Poluvodiči N-tipa ključni su u proizvodnji uređaja koji zahtijevaju elektrone kao glavne nositelje naboja, poput određenih energetskih uređaja. (2) Poluvodič P-tipa: Kada se trovalentni elementi nečistoće poput bora (B), galija (Ga) ili indija (In) uvedu u silicijski poluvodič, valentni elektroni atoma nečistoće formiraju kovalentne veze s okolnim atomima silicija, ali im nedostaje barem jedan valentni elektron i ne mogu formirati potpunu kovalentnu vezu. To dovodi do koncentracije šupljina veće od koncentracije elektrona, tvoreći poluvodič tipa P, također poznat kao poluvodič tipa šupljina. Poluvodiči tipa P igraju ključnu ulogu u proizvodnji uređaja u kojima rupe služe kao glavni nositelji naboja, kao što su diode i određeni tranzistori.

Otpornost: Otpornost je ključna fizikalna veličina koja mjeri električnu vodljivost poliranog monokristalnog silicija. Njegova vrijednost odražava vodljivost materijala. Što je manji otpor, to je bolja vodljivost silicijske pločice; obrnuto, što je otpor veći, vodljivost je 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 otpornosti za silicijske pločice. Na primjer, pločice koje se koriste u proizvodnji integriranih krugova trebaju preciznu kontrolu otpora kako bi se osigurala stabilna i pouzdana izvedba uređaja.

Orijentacija: Orijentacija kristala pločice predstavlja kristalografski smjer rešetke silicija, obično određen Millerovim indeksima kao što su (100), (110), (111), itd. Različite orijentacije kristala imaju različita fizička svojstva, kao što je gustoća linija, koja varira ovisno o orijentaciji. Ova razlika može utjecati na izvedbu pločice u sljedećim koracima obrade i konačnu izvedbu mikroelektroničkih uređaja. U procesu proizvodnje, odabir silicijske pločice s odgovarajućom orijentacijom za različite zahtjeve uređaja može optimizirati performanse uređaja, poboljšati učinkovitost proizvodnje i poboljšati kvalitetu proizvoda.

Ravan/urez: ravni rub (Ravan) ili V-urez (Urez) na obodu silicijske pločice igra ključnu ulogu u poravnavanju orijentacije kristala i važan je identifikator u proizvodnji i obradi pločice. Vaferi različitih promjera odgovaraju različitim standardima za duljinu Flat ili Notch. Rubovi poravnanja klasificiraju se na primarni ravni i sekundarni ravni. Primarni ravni se uglavnom koristi za određivanje osnovne orijentacije kristala i reference obrade pločice, dok sekundarni ravni dodatno pomaže u preciznom poravnanju i obradi, osiguravajući točan rad i konzistentnost pločice kroz proizvodnu liniju.

Debljina: Debljina pločice obično se navodi u mikrometrima (μm), s uobičajenim rasponom debljine između 100 μm i 1000 μm. Ploče različitih debljina prikladne su za različite vrste mikroelektroničkih uređaja. Tanje pločice (npr. 100μm – 300μm) često se koriste za proizvodnju čipova koja zahtijeva strogu kontrolu debljine, smanjenje veličine i težine čipa i povećanje gustoće integracije. Deblje pločice (npr. 500 μm – 1000 μm) naširoko se koriste u uređajima koji zahtijevaju veću mehaničku čvrstoću, poput energetskih poluvodičkih uređaja, kako bi se osigurala stabilnost tijekom rada.

Hrapavost površine: Hrapavost površine jedan je od ključnih parametara za procjenu kvalitete pločice, budući da izravno utječe na prianjanje između pločice i naknadno nanesenog materijala tankog filma, kao i na električnu izvedbu uređaja. Obično se izražava kao korijen srednje kvadratne (RMS) hrapavosti (u nm). Manja hrapavost površine znači da je površina ploče glatkija, što pomaže u smanjenju fenomena poput raspršivanja elektrona i poboljšava rad i pouzdanost uređaja. U naprednim procesima proizvodnje poluvodiča, zahtjevi za površinsku hrapavost postaju sve stroži, posebno za vrhunsku proizvodnju integriranih sklopova, gdje se površinska hrapavost mora kontrolirati na nekoliko nanometara ili čak niže.

Ukupna varijacija debljine (TTV): Ukupna varijacija debljine odnosi se na razliku između maksimalne i minimalne debljine izmjerene na više točaka na površini ploče, obično izražene u μm. Visoki TTV može dovesti do odstupanja u procesima kao što su fotolitografija i jetkanje, utječući na dosljednost performansi uređaja i prinos. Stoga je kontrola TTV-a tijekom proizvodnje pločica ključni korak u osiguravanju kvalitete proizvoda. Za proizvodnju mikroelektroničkih uređaja visoke preciznosti, TTV se obično mora nalaziti unutar nekoliko mikrometara.

Luk: luk se odnosi na odstupanje između površine pločice i idealne ravne ravnine, obično mjereno u μm. Oblatne s pretjeranim savijanjem mogu se slomiti ili doživjeti nejednako opterećenje tijekom naknadne obrade, što utječe na učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda. Osobito u procesima koji zahtijevaju visoku ravnost, kao što je fotolitografija, savijanje se mora kontrolirati unutar određenog raspona kako bi se osigurala točnost i dosljednost fotolitografskog uzorka.

Warp: Warp označava odstupanje između površine pločice i idealnog sferičnog oblika, također mjereno u μm. Slično luku, osnova je važan pokazatelj ravnosti pločice. Pretjerano savijanje ne samo da utječe na točnost postavljanja pločice u opremu za obradu, već također može uzrokovati probleme tijekom procesa pakiranja čipa, kao što je loša veza između čipa i materijala za pakiranje, što zauzvrat utječe na pouzdanost uređaja. U proizvodnji vrhunskih poluvodiča, zahtjevi za warp postaju sve stroži kako bi se zadovoljili zahtjevi naprednih procesa proizvodnje čipova i pakiranja.

Profil ruba: Profil ruba pločice je kritičan za njegovu kasniju obradu i rukovanje. Obično se određuje rubnom zonom isključenja (EEZ), koja definira udaljenost od ruba ploče na kojoj nije dopuštena obrada. Ispravno dizajniran rubni profil i precizna EEZ kontrola pomažu u izbjegavanju rubnih defekata, koncentracije naprezanja i drugih problema tijekom obrade, poboljšavajući ukupnu kvalitetu pločice i prinos. U nekim naprednim proizvodnim procesima, preciznost profila ruba mora biti na razini ispod mikrona.

Broj čestica: Broj i raspodjela veličine čestica na površini ploče značajno utječu na performanse mikroelektroničkih uređaja. Prekomjerne ili velike čestice mogu dovesti do kvarova uređaja, kao što su kratki spojevi ili curenje, 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 vafla bitna je mjera za osiguranje kvalitete proizvoda. Napredne tehnologije čišćenja i čisto proizvodno okruženje koriste se kako bi se smanjila kontaminacija česticama na površini ploče.

Vezana proizvodnja

Jednokristalna silicijska pločica Si Tip supstrata N/P Dodatna pločica od silicij karbida

FZ CZ Si pločica na zalihama 12 inčna silikonska pločica Prime ili Test