In het bloeiende ontwikkelingsproces van de halfgeleiderindustrie worden gepolijste monokristallijnesilicium wafersspelen een cruciale rol. Ze dienen als basismateriaal voor de productie van diverse micro-elektronische apparaten. Van complexe en nauwkeurige geïntegreerde schakelingen tot supersnelle microprocessoren en multifunctionele sensoren, gepolijste monokristallijnesilicium waferszijn essentieel. De verschillen in prestaties en specificaties hebben een directe invloed op de kwaliteit en prestaties van de eindproducten. Hieronder vindt u de meest voorkomende specificaties en parameters van gepolijste monokristallijne siliciumwafers:

Diameter: De grootte van halfgeleider monokristallijn silicium wafers wordt gemeten aan de hand van hun diameter. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende specificaties. Veelvoorkomende diameters zijn 2 inch (50,8 mm), 3 inch (76,2 mm), 4 inch (100 mm), 5 inch (125 mm), 6 inch (150 mm), 8 inch (200 mm), 12 inch (300 mm) en 18 inch (450 mm). Verschillende diameters zijn geschikt voor verschillende productiebehoeften en procesvereisten. Wafers met een kleinere diameter worden bijvoorbeeld vaak gebruikt voor speciale micro-elektronische apparaten met een klein volume, terwijl wafers met een grotere diameter een hogere productie-efficiëntie en kostenvoordelen bieden bij de grootschalige productie van geïntegreerde schakelingen. Oppervlaktevereisten worden gecategoriseerd als enkelzijdig gepolijst (SSP) en dubbelzijdig gepolijst (DSP). Enkelzijdig gepolijste wafers worden gebruikt voor apparaten die een hoge vlakheid aan één kant vereisen, zoals bepaalde sensoren. Dubbelzijdig gepolijste wafers worden vaak gebruikt voor geïntegreerde schakelingen en andere producten die een hoge precisie aan beide oppervlakken vereisen. Oppervlaktevereiste (afwerking): Enkelzijdig gepolijst SSP / Dubbelzijdig gepolijst DSP.

Type/Doteerstof: (1) N-type halfgeleider: Wanneer bepaalde onzuiverheidsatomen in de intrinsieke halfgeleider worden geïntroduceerd, veranderen ze de geleidbaarheid. Wanneer bijvoorbeeld vijfwaardige elementen zoals stikstof (N), fosfor (P), arseen (As) of antimoon (Sb) worden toegevoegd, vormen hun valentie-elektronen covalente bindingen met de valentie-elektronen van de omringende siliciumatomen, waardoor een extra elektron overblijft dat niet door een covalente binding gebonden is. Dit resulteert in een elektronenconcentratie die groter is dan de gatenconcentratie, wat een N-type halfgeleider vormt, ook wel een elektronenhalfgeleider genoemd. N-type halfgeleiders zijn cruciaal voor de productie van apparaten die elektronen als belangrijkste ladingsdragers nodig hebben, zoals bepaalde vermogenscomponenten. (2) P-type halfgeleider: Wanneer driewaardige onzuiverheidselementen zoals boor (B), gallium (Ga) of indium (In) in de siliciumhalfgeleider worden geïntroduceerd, vormen de valentie-elektronen van de onzuiverheidsatomen covalente bindingen met de omringende siliciumatomen. Ze missen echter ten minste één valentie-elektron en kunnen geen volledige covalente binding vormen. Dit leidt tot een gatconcentratie die groter is dan de elektronenconcentratie, waardoor een P-type halfgeleider ontstaat, ook wel een gattype halfgeleider genoemd. P-type halfgeleiders spelen een belangrijke rol in de productie van apparaten waarin gaten als belangrijkste ladingsdragers dienen, zoals diodes en bepaalde transistoren.

Weerstand: Weerstand is een belangrijke fysische grootheid die de elektrische geleidbaarheid van gepolijste monokristallijne siliciumwafers meet. De waarde weerspiegelt de geleidende prestaties van het materiaal. Hoe lager de weerstand, hoe beter de geleidbaarheid van de siliciumwafer; omgekeerd, hoe hoger de weerstand, hoe slechter de geleidbaarheid. De weerstand van siliciumwafers wordt bepaald door hun inherente materiaaleigenschappen, en temperatuur heeft ook een aanzienlijke invloed. Over het algemeen neemt de weerstand van siliciumwafers toe met de temperatuur. In praktische toepassingen stellen verschillende micro-elektronische apparaten verschillende eisen aan de weerstand van siliciumwafers. Wafers die worden gebruikt in de productie van geïntegreerde schakelingen vereisen bijvoorbeeld een nauwkeurige regeling van de weerstand om stabiele en betrouwbare prestaties te garanderen.

Oriëntatie: De kristaloriëntatie van de wafer vertegenwoordigt de kristallografische richting van het siliciumrooster, doorgaans gespecificeerd door Miller-indices zoals (100), (110), (111), enz. Verschillende kristaloriëntaties hebben verschillende fysische eigenschappen, zoals lijndichtheid, die varieert afhankelijk van de oriëntatie. Dit verschil kan de prestaties van de wafer in volgende verwerkingsstappen en de uiteindelijke prestaties van micro-elektronische apparaten beïnvloeden. Tijdens het productieproces kan de selectie van een siliciumwafer met de juiste oriëntatie voor verschillende apparaatvereisten de prestaties van het apparaat optimaliseren, de productie-efficiëntie verbeteren en de productkwaliteit verbeteren.

Flat/Notch: De vlakke rand (Flat) of V-vormige inkeping (Notch) aan de omtrek van de siliciumwafer speelt een cruciale rol bij de uitlijning van de kristaloriëntatie en is een belangrijk identificatiemiddel bij de productie en verwerking van de wafer. Wafers met verschillende diameters voldoen aan verschillende normen voor de lengte van de Flat of Notch. De uitlijnranden worden ingedeeld in primaire flat en secundaire flat. De primaire flat wordt voornamelijk gebruikt om de basiskristaloriëntatie en verwerkingsreferentie van de wafer te bepalen, terwijl de secundaire flat verder bijdraagt ​​aan een nauwkeurige uitlijning en verwerking, wat zorgt voor een nauwkeurige werking en consistentie van de wafer gedurende de hele productielijn.

Dikte: De dikte van een wafer wordt doorgaans gespecificeerd in micrometers (μm), met gangbare diktes tussen 100 μm en 1000 μm. Wafers met verschillende diktes zijn geschikt voor verschillende soorten micro-elektronische apparaten. Dunnere wafers (bijv. 100 μm - 300 μm) worden vaak gebruikt voor chipproductie, waarbij strikte diktecontrole vereist is. Dit vermindert de grootte en het gewicht van de chip en verhoogt de integratiedichtheid. Dikkere wafers (bijv. 500 μm - 1000 μm) worden veel gebruikt in apparaten die een hogere mechanische sterkte vereisen, zoals vermogenshalfgeleiders, om stabiliteit tijdens gebruik te garanderen.

Oppervlakteruwheid: Oppervlakteruwheid is een van de belangrijkste parameters voor het beoordelen van de waferkwaliteit, omdat het direct van invloed is op de hechting tussen de wafer en de daarop aangebrachte dunnefilmmaterialen, evenals op de elektrische prestaties van het apparaat. Het wordt meestal uitgedrukt als de root mean square (RMS) ruwheid (in nm). Een lagere oppervlakteruwheid betekent dat het waferoppervlak gladder is, wat helpt bij het verminderen van verschijnselen zoals elektronenverstrooiing en de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat verbetert. In geavanceerde halfgeleiderproductieprocessen worden de eisen aan oppervlakteruwheid steeds strenger, met name voor de productie van hoogwaardige geïntegreerde schakelingen, waar de oppervlakteruwheid tot enkele nanometers of zelfs lager moet worden beperkt.

Totale diktevariatie (TTV): Totale diktevariatie verwijst naar het verschil tussen de maximale en minimale dikte, gemeten op meerdere punten op het waferoppervlak, meestal uitgedrukt in μm. Een hoge TTV kan leiden tot afwijkingen in processen zoals fotolithografie en etsen, wat de consistentie van de prestaties en de opbrengst van het apparaat beïnvloedt. Het beheersen van de TTV tijdens de waferproductie is daarom een ​​belangrijke stap in het waarborgen van de productkwaliteit. Voor de productie van zeer precieze micro-elektronische apparaten moet de TTV doorgaans binnen enkele micrometers liggen.

Buiging: Buiging verwijst naar de afwijking tussen het waferoppervlak en het ideale vlakke vlak, doorgaans gemeten in μm. Wafers met overmatige buiging kunnen breken of ongelijkmatige spanning ervaren tijdens de verdere verwerking, wat de productie-efficiëntie en productkwaliteit beïnvloedt. Vooral in processen die een hoge vlakheid vereisen, zoals fotolithografie, moet buiging binnen een bepaald bereik worden gehouden om de nauwkeurigheid en consistentie van het fotolithografische patroon te garanderen.

Warp: Warp geeft de afwijking aan tussen het waferoppervlak en de ideale bolvorm, ook gemeten in μm. Net als kromtrekken is kromtrekken een belangrijke indicator voor de vlakheid van de wafer. Overmatige kromtrekking beïnvloedt niet alleen de plaatsingsnauwkeurigheid van de wafer in verwerkingsapparatuur, maar kan ook problemen veroorzaken tijdens het chipverpakkingsproces, zoals een slechte hechting tussen de chip en het verpakkingsmateriaal, wat op zijn beurt de betrouwbaarheid van het apparaat beïnvloedt. In de high-end halfgeleiderproductie worden de eisen voor kromtrekken steeds strenger om te voldoen aan de eisen van geavanceerde chipproductie- en verpakkingsprocessen.

Randprofiel: Het randprofiel van een wafer is cruciaal voor de verdere verwerking en handling. Het wordt doorgaans gespecificeerd door de Edge Exclusion Zone (EEZ), de afstand vanaf de waferrand waar geen bewerking is toegestaan. Een goed ontworpen randprofiel en nauwkeurige EEZ-controle helpen randdefecten, spanningsconcentraties en andere problemen tijdens de verwerking te voorkomen, wat de algehele waferkwaliteit en -opbrengst verbetert. In sommige geavanceerde productieprocessen is een precisie van het randprofiel vereist op submicronniveau.

Deeltjesaantal: Het aantal en de grootteverdeling van deeltjes op het waferoppervlak hebben een aanzienlijke invloed op de prestaties van micro-elektronische apparaten. Overmatige of grote deeltjes kunnen leiden tot storingen in het apparaat, zoals kortsluiting of lekkage, waardoor de productopbrengst afneemt. Daarom wordt het deeltjesaantal meestal gemeten door het aantal deeltjes per oppervlakte-eenheid te tellen, bijvoorbeeld het aantal deeltjes groter dan 0,3 μm. Strikte controle van het deeltjesaantal tijdens de waferproductie is essentieel om de productkwaliteit te waarborgen. Geavanceerde reinigingstechnologieën en een schone productieomgeving worden gebruikt om deeltjesverontreiniging op het waferoppervlak te minimaliseren.

Gerelateerde productie

Enkelkristal siliciumwafer Si-substraattype N/P Optioneel siliciumcarbidewafer

FZ CZ Si-wafer op voorraad 12 inch siliciumwafer Prime of Test