Կիսահաղորդչային արդյունաբերության բուռն զարգացման գործընթացում փայլեցված մեկ բյուրեղյասիլիկոնային վաֆլիներվճռորոշ դեր խաղալ։ Նրանք ծառայում են որպես հիմնական նյութ տարբեր միկրոէլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար: Բարդ և ճշգրիտ ինտեգրալ սխեմաներից մինչև գերարագ միկրոպրոցեսորներ և բազմաֆունկցիոնալ սենսորներ, փայլեցված մեկ բյուրեղյասիլիկոնային վաֆլիներէական են։ Նրանց կատարողականի և բնութագրերի տարբերություններն ուղղակիորեն ազդում են վերջնական արտադրանքի որակի և կատարողականի վրա: Ստորև բերված են փայլեցված միաբյուրեղյա սիլիցիումի վաֆլիների ընդհանուր բնութագրերն ու պարամետրերը.

Տրամագիծ. Կիսահաղորդչային մեկ բյուրեղյա սիլիցիումի վաֆլիների չափը չափվում է դրանց տրամագծով, և դրանք ունեն տարբեր բնութագրեր: Ընդհանուր տրամագծերը ներառում են 2 դյույմ (50,8 մմ), 3 դյույմ (76,2 մմ), 4 դյույմ (100 մմ), 5 դյույմ (125 մմ), 6 դյույմ (150 մմ), 8 դյույմ (200 մմ), 12 դյույմ (300 մմ) և 18 դյույմ (450 մմ): Տարբեր տրամագծեր հարմարեցված են արտադրության տարբեր կարիքների և գործընթացի պահանջների համար: Օրինակ, փոքր տրամագծով վաֆլիները սովորաբար օգտագործվում են հատուկ, փոքր ծավալի միկրոէլեկտրոնային սարքերի համար, մինչդեռ ավելի մեծ տրամագծով վաֆլիները ցույց են տալիս արտադրության ավելի բարձր արդյունավետություն և ծախսերի առավելություններ լայնածավալ ինտեգրալ շղթայի արտադրության մեջ: Մակերեւույթի պահանջները դասակարգվում են որպես միակողմանի փայլեցված (SSP) և երկկողմանի փայլեցված (DSP): Միակողմանի փայլեցված վաֆլիները օգտագործվում են մի կողմից բարձր հարթություն պահանջող սարքերի համար, ինչպիսիք են որոշակի սենսորները: Երկկողմանի փայլեցված վաֆլիները սովորաբար օգտագործվում են ինտեգրալային սխեմաների և այլ ապրանքների համար, որոնք պահանջում են բարձր ճշգրտություն երկու մակերեսների վրա: Մակերեւույթի պահանջ (Finish): Միակողմանի փայլեցված SSP / Երկկողմանի փայլեցված DSP:

Տեսակ/Դոպանտ. (1) N- տիպի կիսահաղորդիչ. Երբ որոշակի կեղտոտ ատոմներ ներմուծվում են ներքին կիսահաղորդիչ, դրանք փոխում են նրա հաղորդունակությունը: Օրինակ, երբ ավելացվում են հնգավալենտ տարրեր, ինչպիսիք են ազոտը (N), ֆոսֆորը (P), մկնդեղը (As) կամ անտիմոնը (Sb), նրանց վալենտային էլեկտրոնները կազմում են կովալենտային կապեր շրջակա սիլիցիումի ատոմների վալենտային էլեկտրոնների հետ՝ թողնելով լրացուցիչ էլեկտրոն, որը կապված չէ կովալենտային կապով: Սա հանգեցնում է էլեկտրոնի կոնցենտրացիայի ավելի մեծ, քան անցքի կոնցենտրացիան՝ ձևավորելով N տիպի կիսահաղորդիչ, որը նաև հայտնի է որպես էլեկտրոնային տիպի կիսահաղորդիչ։ N-տիպի կիսահաղորդիչներն առանցքային նշանակություն ունեն այնպիսի սարքերի արտադրության մեջ, որոնք պահանջում են էլեկտրոններ՝ որպես հիմնական լիցքի կրիչներ, ինչպիսիք են որոշ ուժային սարքեր: (2) P-տիպի կիսահաղորդիչ. Երբ եռավալենտ կեղտոտ տարրերը, ինչպիսիք են բորը (B), գալիումը (Ga) կամ ինդիումը (In) ներմուծվում են սիլիցիումի կիսահաղորդիչի մեջ, աղտոտվածության ատոմների վալենտային էլեկտրոնները կազմում են կովալենտային կապեր շրջակա սիլիցիումի ատոմների հետ, բայց նրանք չունեն առնվազն մեկ վալենտային էլեկտրոն և չեն կարող ձևավորել ամբողջական էլեկտրոն: Սա հանգեցնում է էլեկտրոնի կոնցենտրացիան ավելի մեծ անցքի կոնցենտրացիայի՝ ձևավորելով P-տիպի կիսահաղորդիչ, որը նաև հայտնի է որպես անցքի տիպի կիսահաղորդիչ։ P-տիպի կիսահաղորդիչները առանցքային դեր են խաղում այն ​​սարքերի արտադրության մեջ, որտեղ անցքերը ծառայում են որպես հիմնական լիցքակիրներ, ինչպիսիք են դիոդները և որոշ տրանզիստորները:

Դիմադրողականություն. Դիմադրողականությունը հիմնական ֆիզիկական մեծություն է, որը չափում է փայլեցված միաբյուրեղյա սիլիցիումի վաֆլիների էլեկտրական հաղորդունակությունը: Դրա արժեքը արտացոլում է նյութի հաղորդունակությունը: Որքան ցածր է դիմադրողականությունը, այնքան լավ է սիլիկոնային վաֆլի հաղորդունակությունը. ընդհակառակը, որքան բարձր է դիմադրողականությունը, այնքան վատ է հաղորդունակությունը: Սիլիցիումի վաֆլիների դիմադրողականությունը որոշվում է նրանց բնածին նյութական հատկություններով, և ջերմաստիճանը նույնպես էական ազդեցություն ունի: Ընդհանուր առմամբ, սիլիցիումային վաֆլիների դիմադրողականությունը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ: Գործնական կիրառություններում տարբեր միկրոէլեկտրոնային սարքեր ունեն տարբեր դիմադրողականության պահանջներ սիլիկոնային վաֆլիների համար: Օրինակ, ինտեգրալային միացումների արտադրության մեջ օգտագործվող վաֆլիները կարիք ունեն դիմադրողականության ճշգրիտ վերահսկման՝ սարքի կայուն և հուսալի աշխատանք ապահովելու համար:

Կողմնորոշում. Վաֆլի բյուրեղային կողմնորոշումը ներկայացնում է սիլիկոնային ցանցի բյուրեղագրական ուղղությունը, որը սովորաբար նշվում է Միլերի ինդեքսներով, ինչպիսիք են (100), (110), (111) և այլն: Այս տարբերությունը կարող է ազդել վաֆլի աշխատանքի հետագա մշակման փուլերում և միկրոէլեկտրոնային սարքերի վերջնական աշխատանքի վրա: Արտադրության գործընթացում սարքերի տարբեր պահանջների համար համապատասխան կողմնորոշմամբ սիլիկոնային վաֆլի ընտրելը կարող է օպտիմալացնել սարքի աշխատանքը, բարելավել արտադրության արդյունավետությունը և բարձրացնել արտադրանքի որակը:

Հարթ/խորշ. Սիլիկոնային վաֆլի շրջագծի վրա հարթ եզրը (հարթ) կամ V կտրվածքը (խազ) կարևոր դեր է խաղում բյուրեղների կողմնորոշման դասավորության մեջ և կարևոր նույնացուցիչ է վաֆլի արտադրության և մշակման մեջ: Տարբեր տրամագծերի վաֆլիները համապատասխանում են Flat-ի կամ Notch-ի երկարության տարբեր ստանդարտների: Հարթեցման եզրերը դասակարգվում են առաջնային հարթ և երկրորդական հարթ: Առաջնային բնակարանը հիմնականում օգտագործվում է վաֆլի հիմնական բյուրեղային կողմնորոշումը և մշակման տեղեկանքը որոշելու համար, մինչդեռ երկրորդական հարթակը հետագայում օգնում է ճշգրիտ դասավորել և մշակել՝ ապահովելով վաֆլի ճշգրիտ աշխատանքը և հետևողականությունը արտադրական գծում:

Հաստություն. Վաֆլի հաստությունը սովորաբար նշվում է միկրոմետրերով (մկմ), ընդհանուր հաստությունը տատանվում է 100 մկմ-ից մինչև 1000 մկմ: Տարբեր հաստության վաֆլիները հարմար են տարբեր տեսակի միկրոէլեկտրոնային սարքերի համար։ Ավելի բարակ վաֆլիներ (օրինակ՝ 100 մկմ – 300 մկմ) հաճախ օգտագործվում են չիպերի արտադրության համար, որը պահանջում է հաստության խիստ հսկողություն՝ նվազեցնելով չիպի չափն ու քաշը և ավելացնելով ինտեգրման խտությունը: Ավելի հաստ վաֆլիները (օրինակ՝ 500 մկմ – 1000 մկմ) լայնորեն օգտագործվում են այնպիսի սարքերում, որոնք պահանջում են ավելի բարձր մեխանիկական ուժ, ինչպիսիք են էլեկտրական կիսահաղորդչային սարքերը՝ շահագործման ընթացքում կայունություն ապահովելու համար:

Մակերեւույթի կոպտություն. Մակերեւույթի կոշտությունը վաֆլի որակի գնահատման հիմնական պարամետրերից մեկն է, քանի որ այն ուղղակիորեն ազդում է վաֆլի և հետագա նստած բարակ թաղանթի նյութերի միջև կպչունության վրա, ինչպես նաև սարքի էլեկտրական աշխատանքի վրա: Այն սովորաբար արտահայտվում է որպես արմատի միջին քառակուսի (RMS) կոպտություն (նմ): Մակերեւույթի ցածր կոպտությունը նշանակում է, որ վաֆլի մակերեսը ավելի հարթ է, ինչը օգնում է նվազեցնել այնպիսի երևույթները, ինչպիսին է էլեկտրոնների ցրումը և բարելավում է սարքի աշխատանքը և հուսալիությունը: Կիսահաղորդիչների արտադրության առաջադեմ գործընթացներում մակերևույթի կոշտության պահանջները գնալով ավելի խիստ են դառնում, հատկապես բարձրակարգ ինտեգրալ շղթայի արտադրության համար, որտեղ մակերեսի կոշտությունը պետք է վերահսկվի մինչև մի քանի նանոմետր կամ նույնիսկ ավելի ցածր:

Ընդհանուր հաստության տատանումներ (TTV). Ընդհանուր հաստության տատանումները վերաբերում են վաֆլի մակերեսի մի քանի կետերում չափվող առավելագույն և նվազագույն հաստությունների միջև եղած տարբերությանը, որոնք սովորաբար արտահայտվում են մկմ-ով: Բարձր TTV-ն կարող է հանգեցնել այնպիսի գործընթացների շեղումների, ինչպիսիք են ֆոտոլիտոգրաֆիան և փորագրումը, ազդելով սարքի աշխատանքի հետևողականության և եկամտաբերության վրա: Հետևաբար, վաֆլի արտադրության ընթացքում TTV-ի վերահսկումը կարևոր քայլ է արտադրանքի որակն ապահովելու համար: Բարձր ճշգրտության միկրոէլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար TTV-ն սովորաբար պետք է լինի մի քանի միկրոմետրի սահմաններում:

Աղեղ. աղեղը վերաբերում է վաֆլի մակերեսի և իդեալական հարթ հարթության միջև եղած շեղմանը, որը սովորաբար չափվում է μm-ով: Չափազանց խոնարհված վաֆլիները կարող են կոտրվել կամ անհավասար սթրես առաջանալ հետագա մշակման ժամանակ՝ ազդելով արտադրության արդյունավետության և արտադրանքի որակի վրա: Հատկապես այնպիսի գործընթացներում, որոնք պահանջում են բարձր հարթություն, ինչպիսին է ֆոտոլիտոգրաֆիան, խոնարհումը պետք է վերահսկվի որոշակի տիրույթում, որպեսզի ապահովվի ֆոտոլիտոգրաֆիկ օրինաչափության ճշգրտությունն ու հետևողականությունը:

Warp. Warp-ը ցույց է տալիս շեղումը վաֆլի մակերեսի և իդեալական գնդաձև ձևի միջև, որը նույնպես չափվում է μm-ով: Աղեղի նման, աղեղը վաֆլի հարթության կարևոր ցուցիչ է: Չափից դուրս շեղումը ոչ միայն ազդում է վաֆլի տեղադրման ճշգրտության վրա վերամշակող սարքավորումներում, այլ նաև կարող է խնդիրներ առաջացնել չիպերի փաթեթավորման գործընթացում, ինչպիսիք են չիպի և փաթեթավորման նյութի միջև վատ կապը, որն իր հերթին ազդում է սարքի հուսալիության վրա: Բարձրակարգ կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ աղավաղման պահանջները դառնում են ավելի խիստ՝ չիպերի արտադրության և փաթեթավորման առաջադեմ գործընթացների պահանջները բավարարելու համար:

Եզրային պրոֆիլը. վաֆլի եզրային պրոֆիլը կարևոր է դրա հետագա մշակման և մշակման համար: Այն սովորաբար սահմանվում է Edge Exclusion Zone-ով (EEZ), որը սահմանում է վաֆլի եզրից հեռավորությունը, որտեղ մշակումը չի թույլատրվում: Պատշաճ ձևավորված եզրային պրոֆիլը և ճշգրիտ EEZ հսկողությունը օգնում են խուսափել եզրերի թերություններից, լարվածության կոնցենտրացիաներից և մշակման ընթացքում այլ խնդիրներից՝ բարելավելով վաֆլի ընդհանուր որակը և բերքատվությունը: Որոշ առաջադեմ արտադրական գործընթացներում եզրերի պրոֆիլի ճշգրտությունը պահանջվում է ենթամիկրոն մակարդակի վրա:

Մասնիկների քանակ. Չափազանց կամ մեծ մասնիկները կարող են հանգեցնել սարքի խափանումների, ինչպիսիք են կարճ միացումները կամ արտահոսքը, ինչը նվազեցնում է արտադրանքի եկամտաբերությունը: Հետևաբար, մասնիկների քանակը սովորաբար չափվում է միավորի մակերեսով մասնիկները հաշվելով, օրինակ՝ 0,3 մկմ-ից մեծ մասնիկների քանակը։ Վաֆլի արտադրության ընթացքում մասնիկների քանակի խիստ վերահսկողությունը էական միջոց է արտադրանքի որակն ապահովելու համար: Մաքրման առաջադեմ տեխնոլոգիաները և մաքուր արտադրական միջավայրը օգտագործվում են վաֆլի մակերեսի մասնիկներով աղտոտվածությունը նվազագույնի հասցնելու համար:

Հարակից արտադրություն

Մեկ բյուրեղյա սիլիկոնային վաֆլի Si substrate տեսակը N/P Լրացուցիչ սիլիկոնային կարբիդ վաֆլի

FZ CZ Si վաֆլի պահեստում 12 դյույմանոց սիլիկոնային վաֆլի Prime or Test