در فرآیند توسعه پررونق صنعت نیمه هادی، تک کریستال جلا داده شده استویفرهای سیلیکونینقش تعیین کننده ای دارند. آنها به عنوان ماده اساسی برای تولید دستگاه های میکروالکترونیک مختلف عمل می کنند. از مدارهای مجتمع پیچیده و دقیق گرفته تا ریزپردازنده های پرسرعت و سنسورهای چند منظوره، تک کریستال جلا داده شدهویفرهای سیلیکونیضروری هستند. تفاوت در عملکرد و مشخصات آنها به طور مستقیم بر کیفیت و عملکرد محصولات نهایی تأثیر می گذارد. در زیر مشخصات و پارامترهای رایج ویفرهای سیلیکونی تک کریستال جلا داده شده است:

قطر: اندازه ویفرهای سیلیکونی تک کریستال نیمه هادی با قطر آنها اندازه گیری می شود و دارای مشخصات مختلفی هستند. قطرهای معمول شامل 2 اینچ (50.8 میلی متر)، 3 اینچ (76.2 میلی متر)، 4 اینچ (100 میلی متر)، 5 اینچ (125 میلی متر)، 6 اینچ (150 میلی متر)، 8 اینچ (200 میلی متر)، 12 اینچ (300 میلی متر) و 18 اینچ (450 میلی متر) است. قطرهای مختلف برای نیازهای مختلف تولید و نیازهای فرآیند مناسب هستند. به عنوان مثال، ویفرهای با قطر کمتر معمولاً برای دستگاه‌های میکروالکترونیکی با حجم کم استفاده می‌شوند، در حالی که ویفرهای با قطر بزرگ‌تر راندمان تولید و مزیت‌های هزینه بالاتر را در تولید مدار مجتمع در مقیاس بزرگ نشان می‌دهند. سطح مورد نیاز به دو صورت پرداخت یک طرفه (SSP) و پرداخت دو طرفه (DSP) طبقه بندی می شود. ویفرهای صیقلی یک طرفه برای دستگاه هایی استفاده می شود که نیاز به صافی زیاد در یک طرف دارند، مانند سنسورهای خاص. ویفرهای جلا دو طرفه معمولاً برای مدارهای مجتمع و سایر محصولاتی که به دقت بالایی در هر دو سطح نیاز دارند استفاده می شود. سطح مورد نیاز (Finish): SSP صیقلی یک طرفه / DSP صیقلی دو طرفه.

نوع / ناخالص: (1) نیمه هادی نوع N: وقتی اتم های ناخالصی خاصی به نیمه هادی ذاتی وارد می شوند، رسانایی آن را تغییر می دهند. به عنوان مثال، هنگامی که عناصر پنج ظرفیتی مانند نیتروژن (N)، فسفر (P)، آرسنیک (As) یا آنتیموان (Sb) اضافه می‌شوند، الکترون‌های ظرفیت آن‌ها با الکترون‌های ظرفیتی اتم‌های سیلیکون اطراف پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند و الکترون اضافی را با پیوند کووالانسی محدود نمی‌کنند. این منجر به غلظت الکترون بیشتر از غلظت حفره می شود و یک نیمه هادی نوع N را تشکیل می دهد که به عنوان نیمه هادی نوع الکترونی نیز شناخته می شود. نیمه هادی های نوع N در ساخت دستگاه هایی که به الکترون ها به عنوان حامل های بار اصلی نیاز دارند، مانند دستگاه های قدرت خاص، بسیار مهم هستند. (2) نیمه هادی نوع P: وقتی عناصر ناخالصی سه ظرفیتی مانند بور (B)، گالیم (Ga) یا ایندیم (In) به نیمه هادی سیلیکونی وارد می شوند، الکترون های ظرفیت اتم های ناخالصی با اتم های سیلیکون اطراف پیوند کووالانسی تشکیل می دهند، اما حداقل یک الکترون کووالانسی کامل ندارند و نمی توانند یک الکترون کووالانسی کامل تشکیل دهند. این منجر به غلظت حفره ای بیشتر از غلظت الکترون می شود و یک نیمه هادی نوع P را تشکیل می دهد که به عنوان نیمه هادی نوع سوراخ نیز شناخته می شود. نیمه هادی های نوع P در ساخت دستگاه هایی که سوراخ ها به عنوان حامل های اصلی شارژ هستند، مانند دیودها و ترانزیستورهای خاص، نقش کلیدی ایفا می کنند.

مقاومت: مقاومت یک کمیت فیزیکی کلیدی است که رسانایی الکتریکی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی صیقلی را اندازه می‌گیرد. مقدار آن منعکس کننده عملکرد رسانایی ماده است. هرچه مقاومت کمتر باشد، رسانایی ویفر سیلیکونی بهتر است. برعکس، هرچه مقاومت بیشتر باشد، رسانایی ضعیف تر است. مقاومت ویفرهای سیلیکونی با خواص مواد ذاتی آنها تعیین می شود و دما نیز تأثیر قابل توجهی دارد. به طور کلی، مقاومت ویفرهای سیلیکونی با دما افزایش می یابد. در کاربردهای عملی، دستگاه‌های میکروالکترونیکی مختلف، نیازهای مقاومتی متفاوتی برای ویفرهای سیلیکونی دارند. به عنوان مثال، ویفرهای مورد استفاده در تولید مدار مجتمع نیاز به کنترل دقیق مقاومت دارند تا از عملکرد دستگاه پایدار و قابل اطمینان اطمینان حاصل شود.

جهت گیری: جهت کریستالی ویفر نشان دهنده جهت کریستالوگرافی شبکه سیلیکونی است که معمولاً توسط شاخص های میلر مانند (100)، (110)، (111) و غیره مشخص می شود. جهت گیری های کریستالی مختلف دارای خواص فیزیکی متفاوتی هستند، مانند چگالی خط، که بر اساس جهت گیری متفاوت است. این تفاوت می تواند بر عملکرد ویفر در مراحل بعدی پردازش و عملکرد نهایی دستگاه های میکروالکترونیک تأثیر بگذارد. در فرآیند تولید، انتخاب یک ویفر سیلیکونی با جهت گیری مناسب برای نیازهای مختلف دستگاه می تواند عملکرد دستگاه را بهینه کند، کارایی تولید را بهبود بخشد و کیفیت محصول را افزایش دهد.

Flat/Notch: لبه صاف (Flat) یا V-notch (Notch) در محیط ویفر سیلیکونی نقش مهمی در هم ترازی جهت کریستال ایفا می کند و یک شناسه مهم در ساخت و پردازش ویفر است. ویفرهایی با قطرهای مختلف با استانداردهای متفاوتی برای طول فلت یا ناچ مطابقت دارند. لبه های تراز به دو دسته تخت اولیه و تخت ثانویه طبقه بندی می شوند. تخت اولیه عمدتاً برای تعیین جهت گیری کریستالی اصلی و مرجع پردازش ویفر استفاده می شود، در حالی که تخت ثانویه بیشتر به تراز و پردازش دقیق کمک می کند و عملکرد دقیق و سازگاری ویفر را در سراسر خط تولید تضمین می کند.

ضخامت: ضخامت ویفر معمولاً بر حسب میکرومتر (μm) مشخص می‌شود که ضخامت معمول آن بین 100 میکرومتر و 1000 میکرومتر است. ویفرهایی با ضخامت های مختلف برای انواع دستگاه های میکروالکترونیک مناسب هستند. ویفرهای نازک‌تر (مثلاً 100 میکرومتر - 300 میکرومتر) اغلب برای تولید تراشه استفاده می‌شوند که به کنترل دقیق ضخامت، کاهش اندازه و وزن تراشه و افزایش چگالی یکپارچه‌سازی نیاز دارد. ویفرهای ضخیم تر (به عنوان مثال، 500μm - 1000μm) به طور گسترده در دستگاه هایی که به استحکام مکانیکی بالاتری نیاز دارند، مانند دستگاه های نیمه هادی قدرت، برای اطمینان از پایداری در حین کار استفاده می شود.

زبری سطح: زبری سطح یکی از پارامترهای کلیدی برای ارزیابی کیفیت ویفر است، زیرا مستقیماً بر چسبندگی بین ویفر و مواد لایه نازک رسوب‌شده بعدی و همچنین عملکرد الکتریکی دستگاه تأثیر می‌گذارد. معمولاً به صورت زبری ریشه میانگین مربع (RMS) (بر حسب نانومتر) بیان می شود. زبری سطح پایین تر به این معنی است که سطح ویفر صاف تر است، که به کاهش پدیده هایی مانند پراکندگی الکترون کمک می کند و عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه را بهبود می بخشد. در فرآیندهای تولید نیمه هادی پیشرفته، الزامات زبری سطح به طور فزاینده ای سخت تر می شود، به ویژه برای تولید مدارهای مجتمع پیشرفته، که در آن زبری سطح باید تا چند نانومتر یا حتی کمتر کنترل شود.

تغییر ضخامت کل (TTV): تغییر ضخامت کل به تفاوت بین حداکثر و حداقل ضخامت اندازه گیری شده در چندین نقطه روی سطح ویفر اشاره دارد که معمولاً بر حسب میکرومتر بیان می شود. یک TTV بالا ممکن است منجر به انحراف در فرآیندهایی مانند فتولیتوگرافی و اچ شود، که بر قوام عملکرد و عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد. بنابراین، کنترل TTV در طول تولید ویفر یک گام کلیدی در تضمین کیفیت محصول است. برای ساخت دستگاه های میکروالکترونیکی با دقت بالا، TTV معمولاً باید در چند میکرومتر باشد.

کمان: کمان به انحراف بین سطح ویفر و صفحه مسطح ایده آل اشاره دارد که معمولاً در میکرومتر اندازه گیری می شود. ویفرهایی که دارای خمیدگی بیش از حد هستند ممکن است در طول پردازش بعدی بشکنند یا استرس ناهمواری را تجربه کنند که بر راندمان تولید و کیفیت محصول تأثیر می گذارد. به خصوص در فرآیندهایی که نیاز به مسطح بودن زیاد دارند، مانند فوتولیتوگرافی، برای اطمینان از دقت و سازگاری الگوی فوتولیتوگرافی، خم شدن باید در محدوده خاصی کنترل شود.

Warp: Warp انحراف بین سطح ویفر و شکل کروی ایده آل را نشان می دهد که در میکرومتر نیز اندازه گیری می شود. مانند کمان، تار یک شاخص مهم برای صافی ویفر است. پیچ و تاب بیش از حد نه تنها بر دقت قرارگیری ویفر در تجهیزات پردازش تأثیر می گذارد، بلکه می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در فرآیند بسته بندی تراشه شود، مانند اتصال ضعیف بین تراشه و مواد بسته بندی، که به نوبه خود بر قابلیت اطمینان دستگاه تأثیر می گذارد. در تولید نیمه هادی های پیشرفته، الزامات Warp برای برآورده کردن نیازهای فرآیندهای تولید تراشه و بسته بندی پیشرفته سخت تر می شوند.

مشخصات لبه: مشخصات لبه یک ویفر برای پردازش و جابجایی بعدی آن بسیار مهم است. معمولاً توسط Edge Exclusion Zone (EEZ) مشخص می‌شود، که فاصله از لبه ویفر را که در آن هیچ پردازشی مجاز نیست، مشخص می‌کند. یک نمایه لبه با طراحی مناسب و کنترل دقیق EEZ به جلوگیری از نقص لبه، غلظت تنش و سایر مسائل در حین پردازش کمک می کند و کیفیت و عملکرد کلی ویفر را بهبود می بخشد. در برخی از فرآیندهای ساخت 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 دستگاه های میکروالکترونیک تأثیر می گذارد. ذرات بیش از حد یا بزرگ ممکن است منجر به خرابی دستگاه، مانند اتصال کوتاه یا نشت، کاهش بازده محصول شود. بنابراین، تعداد ذرات معمولاً با شمارش ذرات در واحد سطح، مانند تعداد ذرات بزرگتر از 0.3μm اندازه گیری می شود. کنترل دقیق تعداد ذرات در طول تولید ویفر یک اقدام ضروری برای اطمینان از کیفیت محصول است. فن آوری های تمیز کردن پیشرفته و محیط تولید تمیز برای به حداقل رساندن آلودگی ذرات روی سطح ویفر استفاده می شود.

تولید مرتبط

ویفر سیلیکونی تک کریستال بستر Si نوع N/P اختیاری ویفر سیلیکون کاربید

ویفر FZ CZ Si موجود است 12 اینچ ویفر سیلیکونی Prime or Test