בתהליך הפיתוח המשגשג של תעשיית המוליכים למחצה, קריסטל יחיד מלוטשפרוסות סיליקוןלשחק תפקיד מכריע. הם משמשים כחומר היסוד לייצור מכשירים מיקרואלקטרוניים שונים. ממעגלים משולבים מורכבים ומדויקים ועד למיקרו-מעבדים מהירים וחיישנים רב תכליתיים, גביש בודד מלוטשפרוסות סיליקוןחיוניים. ההבדלים בביצועים ובמפרט שלהם משפיעים ישירות על האיכות והביצועים של המוצרים הסופיים. להלן המפרטים והפרמטרים הנפוצים של פרוסות סיליקון קריסטל יחיד מלוטשות:

קוטר: גודל פרוסות סיליקון גבישי חד-למחצה נמדד בקוטר שלהן, והן מגיעות במגוון מפרטים. קטרים ​​נפוצים כוללים 2 אינץ' (50.8 מ"מ), 3 אינץ' (76.2 מ"מ), 4 אינץ' (100 מ"מ), 5 אינץ' (125 מ"מ), 6 אינץ' (150 מ"מ), 8 אינץ' (200 מ"מ), 12 אינץ' (300 מ"מ) ו-18 אינץ' (450 מ"מ). קטרים ​​שונים מתאימים לצרכי ייצור שונים ולדרישות תהליך. לדוגמה, פרוסות בקוטר קטן יותר משמשות בדרך כלל להתקנים מיקרו-אלקטרוניים מיוחדים בנפח קטן, בעוד פרוסות בקוטר גדול יותר מדגימות יעילות ייצור גבוהה יותר ויתרונות עלות בייצור מעגלים משולבים בקנה מידה גדול. דרישות פני השטח מסווגות כמלוטש צד אחד (SSP) ולצד דו-צדדי מלוטש (DSP). פרוסות מלוטשות חד-צדדיות משמשות להתקנים הדורשים שטוחות גבוהה בצד אחד, כגון חיישנים מסוימים. פרוסות מלוטשות דו-צדדיות משמשות בדרך כלל עבור מעגלים משולבים ומוצרים אחרים הדורשים דיוק גבוה בשני המשטחים. דרישת פני השטח (גימור): SSP מלוטש צד אחד / DSP מלוטש דו צדדי.

סוג/דופנט: (1) מוליך למחצה מסוג N: כאשר אטומי טומאה מסוימים מוכנסים למוליך למחצה הפנימי, הם משנים את המוליכות שלו. לדוגמה, כאשר מוסיפים יסודות מחומשים כמו חנקן (N), זרחן (P), ארסן (As) או אנטימון (Sb), אלקטרונים הערכיים שלהם יוצרים קשרים קוולנטיים עם אלקטרוני הערכיות של אטומי הסיליקון שמסביב, ומשאירים אלקטרון נוסף שאינו קשור בקשר קוולנטי. כתוצאה מכך נוצר ריכוז אלקטרונים גדול מריכוז החור, ויוצר מוליך למחצה מסוג N, המכונה גם מוליך למחצה מסוג אלקטרוני. מוליכים למחצה מסוג N הם חיוניים בייצור מכשירים הדורשים אלקטרונים בתור נושאי המטען העיקריים, כגון התקני כוח מסוימים. (2) מוליך למחצה מסוג P: כאשר יסודות זיהומים תלת-ערכיים כמו בורון (B), גליום (Ga) או אינדיום (In) מוכנסים למוליך למחצה הסיליקון, אלקטרוני הערכיות של אטומי הטומאה יוצרים קשרים קוולנטיים עם אטומי הסיליקון שמסביב, אך חסר להם לפחות אלקטרון ערכי אחד ואינם יכולים ליצור קשר קוולנטי שלם. זה מוביל לריכוז חור גדול מריכוז האלקטרונים, ויוצר מוליך למחצה מסוג P, המכונה גם מוליך למחצה מסוג חור. מוליכים למחצה מסוג P ממלאים תפקיד מפתח בייצור מכשירים שבהם חורים משמשים כנשאי המטען העיקריים, כגון דיודות וטרנזיסטורים מסוימים.

התנגדות: התנגדות היא גודל פיזיקלי מרכזי המודד את המוליכות החשמלית של פרוסות סיליקון קריסטל יחיד מלוטשות. ערכו משקף את הביצועים המוליכים של החומר. ככל שההתנגדות נמוכה יותר, כך המוליכות של רקיקת הסיליקון טובה יותר; לעומת זאת, ככל שההתנגדות גבוהה יותר, המוליכות גרועה יותר. ההתנגדות של פרוסות סיליקון נקבעת על פי תכונות החומר הטבועות בהן, וגם לטמפרטורה יש השפעה משמעותית. בדרך כלל, ההתנגדות של פרוסות סיליקון עולה עם הטמפרטורה. ביישומים מעשיים, למכשירים מיקרואלקטרוניים שונים יש דרישות התנגדות שונות לפרוסות סיליקון. לדוגמה, פרוסים המשמשים בייצור מעגלים משולבים זקוקים לשליטה מדויקת בהתנגדות כדי להבטיח ביצועי מכשיר יציבים ואמינים.

אוריינטציה: כיוון הגביש של הפרוסה מייצג את הכיוון הקריסטלוגרפי של סריג הסיליקון, המצוין בדרך כלל על ידי מדדי מילר כגון (100), (110), (111) וכו'. לכיווני גביש שונים יש תכונות פיזיקליות שונות, כגון צפיפות הקו, המשתנה בהתאם לכיוון. הבדל זה יכול להשפיע על ביצועי הפרוסה בשלבי העיבוד הבאים ועל הביצועים הסופיים של מכשירים מיקרואלקטרוניים. בתהליך הייצור, בחירת רקיקת סיליקון עם הכיוון המתאים לדרישות מכשיר שונות יכולה לייעל את ביצועי המכשיר, לשפר את יעילות הייצור ולשפר את איכות המוצר.

שטוח/חריץ: הקצה השטוח (Flat) או V-notch (Notch) על היקף פרוסת הסיליקון ממלא תפקיד קריטי ביישור כיוון הגביש ומהווה מזהה חשוב בייצור ובעיבוד של הפרוסה. ופלים בקטרים ​​שונים תואמים לסטנדרטים שונים לאורך ה-Flat או Notch. קצוות היישור מסווגים לשטוחים ראשוניים ושטוחים משניים. השטוח הראשי משמש בעיקר לקביעת כיוון הגביש הבסיסי והתייחסות העיבוד של הפרוסה, בעוד שהשטוח המשני מסייע עוד ביישור ועיבוד מדויקים, ומבטיחים פעולה מדויקת ועקביות של הפרוסה לאורך קו הייצור.

עובי: עובי פרוסה מוגדר בדרך כלל במיקרומטרים (מיקרומטר), כאשר עובי נפוץ נע בין 100 מיקרומטר ל-1000 מיקרומטר. פרוסות בעובי שונה מתאימות לסוגים שונים של מכשירים מיקרואלקטרוניים. פרוסות דקות יותר (למשל, 100 מיקרומטר - 300 מיקרומטר) משמשות לעתים קרובות לייצור שבבים הדורש בקרת עובי קפדנית, הפחתת גודל ומשקל השבב והגדלת צפיפות האינטגרציה. פרוסות עבות יותר (למשל, 500 מיקרומטר - 1000 מיקרומטר) נמצאים בשימוש נרחב בהתקנים הדורשים חוזק מכני גבוה יותר, כגון התקני מוליכים למחצה הספק, כדי להבטיח יציבות במהלך הפעולה.

חספוס פני השטח: חספוס פני השטח הוא אחד מהפרמטרים המרכזיים להערכת איכות הפרוסות, מכיוון שהוא משפיע ישירות על ההידבקות בין הפרוסה לחומרי הסרט הדק שהושקעו לאחר מכן, כמו גם על הביצועים החשמליים של המכשיר. זה מתבטא בדרך כלל כחספוס ממוצע הריבוע של השורש (RMS) (בננומטר). חספוס נמוך יותר של פני השטח פירושו שמשטח הפרוסים חלק יותר, מה שעוזר להפחית תופעות כמו פיזור אלקטרונים ומשפר את הביצועים והאמינות של המכשיר. בתהליכי ייצור מוליכים למחצה מתקדמים, דרישות החספוס של פני השטח נעשות מחמירות יותר ויותר, במיוחד עבור ייצור מעגלים משולבים מתקדמים, שם יש לשלוט בחספוס פני השטח עד כמה ננומטרים או אפילו נמוך יותר.

שינוי עובי כולל (TTV): וריאציה בעובי הכולל מתייחסת להבדל בין העובי המקסימלי והמינימלי הנמדד במספר נקודות על פני הפרוסה, מבוטא בדרך כלל במיקרומטר. TTV גבוה עלול להוביל לסטיות בתהליכים כגון פוטוליתוגרפיה ותחריט, להשפיע על עקביות ביצועי המכשיר והתפוקה. לכן, שליטה ב-TTV במהלך ייצור פרוסות היא שלב מרכזי בהבטחת איכות המוצר. לייצור מכשירים מיקרו-אלקטרוניים ברמת דיוק גבוהה, TTV נדרש בדרך כלל להיות בטווח של כמה מיקרומטרים.

קשת: קשת מתייחסת לסטייה בין משטח הפרוסים למישור השטוח האידיאלי, הנמדדת בדרך כלל במיקרומטר. ופלים עם קידה מוגזמת עלולים להישבר או לחוות לחץ לא אחיד במהלך העיבוד הבא, להשפיע על יעילות הייצור ואיכות המוצר. במיוחד בתהליכים הדורשים שטוחות גבוהה, כגון פוטוליתוגרפיה, יש לשלוט בקידה בטווח מסוים כדי להבטיח את הדיוק והעקביות של התבנית הפוטוליתוגרפית.

עיוות: עיוות מציין את הסטייה בין משטח הפרוסה לצורה הכדורית האידיאלית, הנמדדת גם במיקרומטר. בדומה לקשת, עיוות הוא אינדיקטור חשוב לשטיחות פרוסות. עיוות מוגזם לא רק משפיע על דיוק המיקום של הפרוסה בציוד העיבוד, אלא יכול גם לגרום לבעיות במהלך תהליך אריזת השבבים, כגון חיבור לקוי בין השבב לחומר האריזה, אשר בתורו משפיע על אמינות המכשיר. בייצור מוליכים למחצה מתקדמים, דרישות העיוות נעשות מחמירות יותר כדי לעמוד בדרישות של תהליכי ייצור ואריזה מתקדמים של שבבים.

פרופיל קצה: פרופיל הקצה של רקיק הוא קריטי עבור העיבוד והטיפול הבאים שלו. זה בדרך כלל מצוין על ידי אזור אי-הקצה (EEZ), המגדיר את המרחק מקצה הפרוסה שבו לא מותר עיבוד. פרופיל קצה מעוצב כהלכה ובקרת EEZ מדויקת עוזרים למנוע פגמי קצה, ריכוזי מתח ובעיות אחרות במהלך העיבוד, ומשפרים את האיכות והתפוקה הכוללת של פרוסות. בכמה תהליכי ייצור מתקדמים, דיוק פרופיל הקצה נדרש להיות ברמת תת-מיקרון.

ספירת החלקיקים: מספר וחלוקת הגודל של החלקיקים על פני הרקיק משפיעים באופן משמעותי על הביצועים של מכשירים מיקרואלקטרוניים. חלקיקים מוגזמים או גדולים עלולים להוביל לכשלים במכשיר, כגון קצר חשמלי או דליפה, להפחית את תפוקת המוצר. לכן, ספירת החלקיקים נמדדת בדרך כלל על ידי ספירת החלקיקים ליחידת שטח, כגון מספר החלקיקים הגדול מ-0.3 מיקרומטר. בקרה קפדנית על ספירת החלקיקים במהלך ייצור פרוסות היא מדד חיוני להבטחת איכות המוצר. נעשה שימוש בטכנולוגיות ניקוי מתקדמות וסביבת ייצור נקייה כדי למזער את זיהום החלקיקים על פני הוופל.

הפקה קשורה

רקיק סיליקון יחיד קריסטל סי מצע מסוג N/P אופציונלי ופל סיליקון קרביד

רקיקת FZ CZ Si במלאי 12 אינץ' פרוסת סיליקון Prime or Test