У процесу брзог развоја полупроводничке индустрије, полирани монокристалсилицијумске плочицеиграју кључну улогу. Они служе као основни материјал за производњу разних микроелектронских уређаја. Од сложених и прецизних интегрисаних кола до брзих микропроцесора и мултифункционалних сензора, полирани монокристалсилицијумске плочицесу неопходне. Разлике у њиховим перформансама и спецификацијама директно утичу на квалитет и перформансе финалних производа. У наставку су наведене уобичајене спецификације и параметри полираних монокристалних силицијумских плочица:

Пречник: Величина полупроводничких монокристалних силицијумских плочица мери се њиховим пречником, а долазе у различитим спецификацијама. Уобичајени пречници укључују 2 инча (50,8 мм), 3 инча (76,2 мм), 4 инча (100 мм), 5 инча (125 мм), 6 инча (150 мм), 8 инча (200 мм), 12 инча (300 мм) и 18 инча (450 мм). Различити пречници су погодни за различите производне потребе и захтеве процеса. На пример, плочице мањег пречника се обично користе за специјалне микроелектронске уређаје мале запремине, док плочице већег пречника показују већу ефикасност производње и трошковне предности у производњи интегрисаних кола великих размера. Захтеви за површину су категорисани као једнострано полиране (SSP) и двострано полиране (DSP). Једнострано полиране плочице се користе за уређаје који захтевају високу равност на једној страни, као што су одређени сензори. Двострано полиране плочице се обично користе за интегрисана кола и друге производе који захтевају високу прецизност на обе површине. Захтеви за површину (завршна обрада): Једнострано полирани SSP / Двострано полирани DSP.

Тип/Допант: (1) Полупроводник N-типа: Када се одређени атоми нечистоћа уведу у интринзични полупроводник, они мењају његову проводљивост. На пример, када се додају петовалентни елементи попут азота (N), фосфора (P), арсена (As) или антимона (Sb), њихови валентни електрони формирају ковалентне везе са валентним електронима околних атома силицијума, остављајући додатни електрон који није везан ковалентном везом. Ово резултира концентрацијом електрона већом од концентрације шупљина, формирајући полупроводник N-типа, такође познат као полупроводник електронског типа. Полупроводници N-типа су кључни у производњи уређаја којима су потребни електрони као главни носиоци наелектрисања, као што су одређени уређаји за напајање. (2) Полупроводник P-типа: Када се тровалентни елементи нечистоћа попут бора (B), галијума (Ga) или индијума (In) уведу у силицијумски полупроводник, валентни електрони атома нечистоћа формирају ковалентне везе са околним атомима силицијума, али им недостаје барем један валентни електрон и не могу формирати потпуну ковалентну везу. То доводи до веће концентрације шупљина од концентрације електрона, формирајући полупроводник P-типа, такође познат као полупроводник шупљинског типа. Полупроводници P-типа играју кључну улогу у производњи уређаја где шупљине служе као главни носиоци наелектрисања, као што су диоде и одређени транзистори.

Отпорност: Отпорност је кључна физичка величина која мери електричну проводљивост полираних монокристалних силицијумских плочица. Њена вредност одражава проводљиве перформансе материјала. Што је отпорност нижа, то је проводљивост силицијумске плочице боља; обрнуто, што је отпорност већа, то је проводљивост лошија. Отпорност силицијумских плочица одређена је њиховим инхерентним својствима материјала, а температура такође има значајан утицај. Генерално, отпорност силицијумских плочица расте са температуром. У практичним применама, различити микроелектронски уређаји имају различите захтеве за отпорност силицијумских плочица. На пример, плочице које се користе у производњи интегрисаних кола захтевају прецизну контролу отпорности како би се осигурале стабилне и поуздане перформансе уређаја.

Оријентација: Кристална оријентација плочице представља кристалографски правац силицијумске решетке, типично одређен Милеровим индексима као што су (100), (110), (111) итд. Различите кристалне оријентације имају различита физичка својства, као што је густина линија, која варира у зависности од оријентације. Ова разлика може утицати на перформансе плочице у наредним корацима обраде и коначне перформансе микроелектронских уређаја. У процесу производње, избор силицијумске плочице са одговарајућом оријентацијом за различите захтеве уређаја може оптимизовати перформансе уређаја, побољшати ефикасност производње и побољшати квалитет производа.

Равна/Зарез: Равна ивица (равна) или V-зарез (зарез) на ободу силицијумске плочице игра кључну улогу у поравнању оријентације кристала и важан је идентификатор у производњи и обради плочице. Плочице различитих пречника одговарају различитим стандардима за дужину равне ивице или зареза. Ивице за поравнање се класификују на примарне равне и секундарне равне. Примарна равна ивица се углавном користи за одређивање основне оријентације кристала и референце обраде плочице, док секундарна равна ивица додатно помаже у прецизном поравнању и обради, обезбеђујући прецизан рад и конзистентност плочице током целе производне линије.

Дебљина: Дебљина плочице се обично наводи у микрометрима (μm), са уобичајеним распоном дебљине између 100μm и 1000μm. Плочице различитих дебљина су погодне за различите типове микроелектронских уређаја. Тање плочице (нпр. 100μm – 300μm) се често користе за производњу чипова која захтева строгу контролу дебљине, смањујући величину и тежину чипа и повећавајући густину интеграције. Дебље плочице (нпр. 500μm – 1000μm) се широко користе у уређајима којима је потребна већа механичка чврстоћа, као што су полупроводнички уређаји за снагу, како би се осигурала стабилност током рада.

Храпавост површине: Храпавост површине један је од кључних параметара за процену квалитета плочице, јер директно утиче на адхезију између плочице и накнадно депонованих танкослојних материјала, као и на електричне перформансе уређаја. Обично се изражава као средња квадратна вредност (RMS) храпавости (у nm). Мања површинска храпавост значи да је површина плочице глађа, што помаже у смањењу феномена попут расејања електрона и побољшава перформансе и поузданост уређаја. У напредним процесима производње полупроводника, захтеви за храпавост површине постају све строжи, посебно за производњу интегрисаних кола високе класе, где се храпавост површине мора контролисати на неколико нанометара или чак и ниже.

Укупна варијација дебљине (TTV): Укупна варијација дебљине односи се на разлику између максималне и минималне дебљине мерене на више тачака на површини плочице, обично изражена у μm. Висока TTV може довести до одступања у процесима као што су фотолитографија и нагризање, што утиче на конзистентност перформанси уређаја и принос. Стога је контрола TTV током производње плочице кључни корак у обезбеђивању квалитета производа. За производњу високопрецизних микроелектронских уређаја, TTV обично мора бити унутар неколико микрометара.

Савијање: Савијање се односи на одступање између површине плочице и идеалне равне равни, обично мерено у μm. Плочице са прекомерним савијањем могу се сломити или доживети неравномерно напрезање током накнадне обраде, што утиче на ефикасност производње и квалитет производа. Посебно у процесима који захтевају високу равност, као што је фотолитографија, савијање се мора контролисати унутар одређеног опсега како би се осигурала тачност и конзистентност фотолитографског узорка.

Деформација: Деформација означава одступање између површине плочице и идеалног сферног облика, такође мерено у μm. Слично као и савијање, деформација је важан индикатор равности плочице. Прекомерна деформација не само да утиче на тачност постављања плочице у опреми за обраду, већ може изазвати и проблеме током процеса паковања чипа, као што је лоше спајање између чипа и материјала за паковање, што заузврат утиче на поузданост уређаја. У производњи врхунских полупроводника, захтеви за деформацију постају све строжи како би се задовољили захтеви напредних процеса производње и паковања чипова.

Профил ивице: Профил ивице плочице је кључан за њену каснију обраду и руковање. Обично је одређен зоном искључења ивице (EEZ), која дефинише растојање од ивице плочице где није дозвољена обрада. Правилно дизајниран профил ивице и прецизна контрола EEZ-а помажу у избегавању дефеката ивица, концентрација напона и других проблема током обраде, побољшавајући укупни квалитет и принос плочице. У неким напредним производним процесима, прецизност профила ивице мора бити на субмикронском нивоу.

Број честица: Број и расподела величине честица на површини плочице значајно утичу на перформансе микроелектронских уређаја. Прекомерне или велике честице могу довести до кварова уређаја, као што су кратки спојеви или цурење, смањујући принос производа. Стога се број честица обично мери бројањем честица по јединици површине, као што је број честица већих од 0,3 μm. Строга контрола броја честица током производње плочице је суштинска мера за обезбеђивање квалитета производа. Напредне технологије чишћења и чисто производно окружење користе се како би се минимизирала контаминација честицама на површини плочице.

Повезана производња

Монокристална силицијумска плочица, тип Si подлоге: N/P, опционална силицијум-карбидна плочица

FZ CZ Si wafer на лагеру 12-инчни силицијумски wafer Prime или Test