در فرآیند توسعه پررونق صنعت نیمه‌هادی، تک بلور صیقلیویفرهای سیلیکونینقش حیاتی ایفا می‌کنند. آنها به عنوان ماده‌ی اساسی برای تولید دستگاه‌های مختلف میکروالکترونیکی عمل می‌کنند. از مدارهای مجتمع پیچیده و دقیق گرفته تا ریزپردازنده‌های پرسرعت و حسگرهای چندمنظوره، تک بلورهای صیقل داده شدهویفرهای سیلیکونیضروری هستند. تفاوت در عملکرد و مشخصات آنها مستقیماً بر کیفیت و عملکرد محصولات نهایی تأثیر می‌گذارد. در زیر مشخصات و پارامترهای رایج ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی صیقل داده شده آمده است:
قطر: اندازه ویفرهای سیلیکونی تک کریستال نیمه‌هادی با قطر آنها اندازه‌گیری می‌شود و در مشخصات متنوعی عرضه می‌شوند. قطرهای رایج شامل 2 اینچ (50.8 میلی‌متر)، 3 اینچ (76.2 میلی‌متر)، 4 اینچ (100 میلی‌متر)، 5 اینچ (125 میلی‌متر)، 6 اینچ (150 میلی‌متر)، 8 اینچ (200 میلی‌متر)، 12 اینچ (300 میلی‌متر) و 18 اینچ (450 میلی‌متر) است. قطرهای مختلف برای نیازهای مختلف تولید و الزامات فرآیند مناسب هستند. به عنوان مثال، ویفرهای با قطر کوچکتر معمولاً برای دستگاه‌های میکروالکترونیک خاص و با حجم کم استفاده می‌شوند، در حالی که ویفرهای با قطر بزرگتر، راندمان تولید بالاتر و مزایای هزینه‌ای را در تولید مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ نشان می‌دهند. الزامات سطح به دو دسته صیقلی یک طرفه (SSP) و صیقلی دو طرفه (DSP) طبقه‌بندی می‌شوند. ویفرهای صیقلی یک طرفه برای دستگاه‌هایی که نیاز به صافی بالا در یک طرف دارند، مانند حسگرهای خاص، استفاده می‌شوند. ویفرهای صیقلی دو طرفه معمولاً برای مدارهای مجتمع و سایر محصولاتی که نیاز به دقت بالا در هر دو سطح دارند، استفاده می‌شوند. الزامات سطح (پرداخت): SSP صیقل داده شده یک طرفه / DSP صیقل داده شده دو طرفه.
نوع/آلایش‌دهنده: (1) نیمه‌رسانای نوع N: وقتی اتم‌های ناخالصی خاصی به نیمه‌رسانای ذاتی وارد می‌شوند، رسانایی آن را تغییر می‌دهند. به عنوان مثال، وقتی عناصر پنج ظرفیتی مانند نیتروژن (N)، فسفر (P)، آرسنیک (As) یا آنتیموان (Sb) اضافه می‌شوند، الکترون‌های ظرفیت آنها با الکترون‌های ظرفیت اتم‌های سیلیکون اطراف پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند و یک الکترون اضافی که توسط پیوند کووالانسی مقید نشده است، باقی می‌گذارند. این امر منجر به غلظت الکترون بیشتر از غلظت حفره می‌شود و یک نیمه‌رسانای نوع N را تشکیل می‌دهد که به عنوان نیمه‌رسانای نوع الکترون نیز شناخته می‌شود. نیمه‌رسانای نوع N در ساخت دستگاه‌هایی که به الکترون‌ها به عنوان حامل‌های اصلی بار نیاز دارند، مانند دستگاه‌های قدرت خاص، بسیار مهم هستند. (2) نیمه‌رسانای نوع P: وقتی عناصر ناخالصی سه ظرفیتی مانند بور (B)، گالیوم (Ga) یا ایندیوم (In) به نیمه‌رسانای سیلیکون وارد می‌شوند، الکترون‌های ظرفیت اتم‌های ناخالصی با اتم‌های سیلیکون اطراف پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند، اما آنها حداقل یک الکترون ظرفیت ندارند و نمی‌توانند یک پیوند کووالانسی کامل تشکیل دهند. این منجر به غلظت حفره بیشتر از غلظت الکترون می‌شود و یک نیمه‌رسانای نوع P را تشکیل می‌دهد که به عنوان نیمه‌رسانای نوع حفره نیز شناخته می‌شود. نیمه‌رسانای نوع P نقش کلیدی در ساخت دستگاه‌هایی دارد که در آنها حفره‌ها به عنوان حامل‌های اصلی بار عمل می‌کنند، مانند دیودها و ترانزیستورهای خاص.
مقاومت ویژه: مقاومت ویژه یک کمیت فیزیکی کلیدی است که رسانایی الکتریکی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی صیقل داده شده را اندازه‌گیری می‌کند. مقدار آن نشان دهنده عملکرد رسانایی ماده است. هرچه مقاومت ویژه کمتر باشد، رسانایی ویفر سیلیکونی بهتر است؛ برعکس، هرچه مقاومت ویژه بیشتر باشد، رسانایی ضعیف‌تر است. مقاومت ویژه ویفرهای سیلیکونی توسط خواص ذاتی مواد آنها تعیین می‌شود و دما نیز تأثیر قابل توجهی دارد. به طور کلی، مقاومت ویژه ویفرهای سیلیکونی با دما افزایش می‌یابد. در کاربردهای عملی، دستگاه‌های میکروالکترونیک مختلف الزامات مقاومت ویژه متفاوتی برای ویفرهای سیلیکونی دارند. به عنوان مثال، ویفرهای مورد استفاده در تولید مدار مجتمع برای اطمینان از عملکرد پایدار و قابل اعتماد دستگاه نیاز به کنترل دقیق مقاومت ویژه دارند.
جهت‌گیری: جهت‌گیری کریستالی ویفر، جهت کریستالوگرافی شبکه سیلیکون را نشان می‌دهد که معمولاً با شاخص‌های میلر مانند (100)، (110)، (111) و غیره مشخص می‌شود. جهت‌گیری‌های مختلف کریستال، خواص فیزیکی متفاوتی مانند چگالی خط دارند که بر اساس جهت‌گیری متفاوت است. این تفاوت می‌تواند بر عملکرد ویفر در مراحل بعدی پردازش و عملکرد نهایی دستگاه‌های میکروالکترونیک تأثیر بگذارد. در فرآیند تولید، انتخاب ویفر سیلیکونی با جهت‌گیری مناسب برای نیازهای مختلف دستگاه می‌تواند عملکرد دستگاه را بهینه کند، راندمان تولید را بهبود بخشد و کیفیت محصول را افزایش دهد.
تخت/ناچ: لبه تخت (Flat) یا V-notch (Notch) در محیط ویفر سیلیکونی نقش مهمی در ترازبندی جهت کریستال‌ها ایفا می‌کند و یک شناسه مهم در ساخت و پردازش ویفر است. ویفرهایی با قطرهای مختلف با استانداردهای مختلفی برای طول تخت یا ناچ مطابقت دارند. لبه‌های ترازبندی به تخت اولیه و تخت ثانویه طبقه‌بندی می‌شوند. تخت اولیه عمدتاً برای تعیین جهت‌گیری کریستالی اولیه و مرجع پردازش ویفر استفاده می‌شود، در حالی که تخت ثانویه به ترازبندی و پردازش دقیق کمک می‌کند و عملکرد دقیق و ثبات ویفر را در طول خط تولید تضمین می‌کند.
ضخامت: ضخامت یک ویفر معمولاً بر حسب میکرومتر (μm) مشخص می‌شود و ضخامت‌های رایج بین ۱۰۰μm تا ۱۰۰۰μm متغیر است. ویفرهایی با ضخامت‌های مختلف برای انواع مختلف دستگاه‌های میکروالکترونیک مناسب هستند. ویفرهای نازک‌تر (مثلاً ۱۰۰μm تا ۳۰۰μm) اغلب برای ساخت تراشه‌هایی که نیاز به کنترل دقیق ضخامت دارند، استفاده می‌شوند که باعث کاهش اندازه و وزن تراشه و افزایش چگالی ادغام می‌شود. ویفرهای ضخیم‌تر (مثلاً ۵۰۰μm تا ۱۰۰۰μm) به طور گسترده در دستگاه‌هایی که به استحکام مکانیکی بالاتری نیاز دارند، مانند دستگاه‌های نیمه‌هادی قدرت، برای اطمینان از پایداری در حین کار استفاده می‌شوند.
زبری سطح: زبری سطح یکی از پارامترهای کلیدی برای ارزیابی کیفیت ویفر است، زیرا به طور مستقیم بر چسبندگی بین ویفر و مواد لایه نازک رسوب شده بعدی و همچنین عملکرد الکتریکی دستگاه تأثیر می‌گذارد. معمولاً به صورت زبری جذر میانگین مربعات (RMS) (بر حسب نانومتر) بیان می‌شود. زبری سطح پایین‌تر به این معنی است که سطح ویفر صاف‌تر است، که به کاهش پدیده‌هایی مانند پراکندگی الکترون کمک می‌کند و عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه را بهبود می‌بخشد. در فرآیندهای تولید نیمه‌هادی پیشرفته، الزامات زبری سطح به طور فزاینده‌ای سختگیرانه‌تر می‌شوند، به خصوص برای تولید مدارهای مجتمع سطح بالا، که در آن زبری سطح باید تا چند نانومتر یا حتی کمتر کنترل شود.
تغییرات ضخامت کل (TTV): تغییرات ضخامت کل به تفاوت بین حداکثر و حداقل ضخامت اندازه‌گیری شده در چندین نقطه روی سطح ویفر اشاره دارد که معمولاً بر حسب میکرومتر بیان می‌شود. TTV بالا ممکن است منجر به انحراف در فرآیندهایی مانند فوتولیتوگرافی و حکاکی شود و بر ثبات عملکرد و بازده دستگاه تأثیر بگذارد. بنابراین، کنترل TTV در طول تولید ویفر گامی کلیدی در تضمین کیفیت محصول است. برای تولید دستگاه‌های میکروالکترونیک با دقت بالا، TTV معمولاً باید در حد چند میکرومتر باشد.
کمان: کمان به انحراف بین سطح ویفر و صفحه تخت ایده‌آل اشاره دارد که معمولاً با واحد میکرومتر اندازه‌گیری می‌شود. ویفرهایی که بیش از حد خمیده هستند ممکن است در طول پردازش بعدی بشکنند یا دچار تنش ناهموار شوند که بر راندمان تولید و کیفیت محصول تأثیر می‌گذارد. به خصوص در فرآیندهایی که نیاز به تختی بالا دارند، مانند لیتوگرافی نوری، کمان باید در یک محدوده خاص کنترل شود تا از دقت و ثبات الگوی لیتوگرافی نوری اطمینان حاصل شود.
تاب: تاب نشان‌دهنده انحراف بین سطح ویفر و شکل کروی ایده‌آل است که آن هم با واحد میکرومتر اندازه‌گیری می‌شود. مشابه کمان، تاب یک شاخص مهم از صافی ویفر است. تاب بیش از حد نه تنها بر دقت قرارگیری ویفر در تجهیزات پردازش تأثیر می‌گذارد، بلکه می‌تواند در طول فرآیند بسته‌بندی تراشه نیز مشکلاتی ایجاد کند، مانند پیوند ضعیف بین تراشه و مواد بسته‌بندی، که به نوبه خود بر قابلیت اطمینان دستگاه تأثیر می‌گذارد. در تولید نیمه‌هادی‌های پیشرفته، الزامات تاب برای برآورده کردن نیازهای فرآیندهای پیشرفته تولید و بسته‌بندی تراشه، سختگیرانه‌تر می‌شود.
پروفیل لبه: پروفیل لبه یک ویفر برای پردازش و جابجایی بعدی آن بسیار مهم است. این پروفیل معمولاً توسط منطقه طرد لبه (EEZ) مشخص می‌شود که فاصله‌ای از لبه ویفر را که در آن هیچ پردازشی مجاز نیست، تعریف می‌کند. یک پروفیل لبه به درستی طراحی شده و کنترل دقیق EEZ به جلوگیری از نقص لبه، تمرکز تنش و سایر مشکلات در طول پردازش کمک می‌کند و کیفیت و بازده کلی ویفر را بهبود می‌بخشد. در برخی از فرآیندهای تولید پیشرفته، دقت پروفیل لبه باید در سطح زیر میکرون باشد.
تعداد ذرات: تعداد و توزیع اندازه ذرات روی سطح ویفر به طور قابل توجهی بر عملکرد دستگاه‌های میکروالکترونیکی تأثیر می‌گذارد. ذرات بیش از حد یا بزرگ ممکن است منجر به خرابی دستگاه، مانند اتصال کوتاه یا نشت، و کاهش بازده محصول شوند. بنابراین، تعداد ذرات معمولاً با شمارش ذرات در واحد سطح، مانند تعداد ذرات بزرگتر از 0.3μm، اندازه‌گیری می‌شود. کنترل دقیق تعداد ذرات در طول تولید ویفر یک اقدام ضروری برای اطمینان از کیفیت محصول است. از فناوری‌های پیشرفته تمیزکاری و یک محیط تولید تمیز برای به حداقل رساندن آلودگی ذرات روی سطح ویفر استفاده می‌شود.
تولید مرتبط
ویفر سیلیکونی تک کریستالی نوع زیرلایه Si N/P ویفر کاربید سیلیکونی اختیاری
ویفر سیلیکونی FZ CZ موجود در انبار ویفر سیلیکونی ۱۲ اینچی پرایم یا تست
زمان ارسال: ۱۸ آوریل ۲۰۲۵