Klestinčio puslaidininkių pramonės vystymosi procese poliruotas monokristalassilicio plokštelėsvaidina lemiamą vaidmenį. Jie yra pagrindinė medžiaga įvairiems mikroelektronikos prietaisams gaminti. Nuo sudėtingų ir tikslių integrinių grandynų iki didelės spartos mikroprocesorių ir daugiafunkcinių jutiklių, poliruotų monokristalųsilicio plokštelėsyra būtini. Jų našumo ir specifikacijų skirtumai tiesiogiai veikia galutinių produktų kokybę ir našumą. Žemiau pateikiamos bendrosios poliruotų monokristalų silicio plokštelių specifikacijos ir parametrai:

Skersmuo: Puslaidininkinių monokristalų silicio plokštelių dydis matuojamas pagal jų skersmenį ir jos būna įvairių specifikacijų. Įprasti skersmenys yra 2 coliai (50,8 mm), 3 coliai (76,2 mm), 4 coliai (100 mm), 5 coliai (125 mm), 6 coliai (150 mm), 8 coliai (200 mm), 12 colių (300 mm) ir 18 colių (450 mm). Skirtingi skersmenys tinka įvairiems gamybos poreikiams ir proceso reikalavimams. Pavyzdžiui, mažesnio skersmens plokštelės dažniausiai naudojamos specialiems, mažo tūrio mikroelektronikos įrenginiams, o didesnio skersmens plokštelės pasižymi didesniu gamybos efektyvumu ir sąnaudų pranašumais didelio masto integrinių grandynų gamyboje. Paviršiaus reikalavimai skirstomi į vienpusio poliravimo (SSP) ir dvipusio poliravimo (DSP) grupes. Vienpusio poliravimo plokštelės naudojamos įrenginiams, kuriems reikalingas didelis plokštumas iš vienos pusės, pavyzdžiui, tam tikriems jutikliams. Dvipusio poliravimo plokštelės dažniausiai naudojamos integriniams grandynams ir kitiems gaminiams, kuriems reikalingas didelis tikslumas iš abiejų paviršių. Paviršiaus reikalavimai (apdaila): Vienpusis poliruotas SSP / Dvipusis poliruotas DSP.

Tipas / Priemaišos: (1) N tipo puslaidininkis: Kai į vidinį puslaidininkį įvedami tam tikri priemaišų atomai, jie pakeičia jo laidumą. Pavyzdžiui, kai pridedami penkiavalentiai elementai, tokie kaip azotas (N), fosforas (P), arsenas (As) arba stibis (Sb), jų valentiniai elektronai sudaro kovalentinius ryšius su aplinkinių silicio atomų valentiniais elektronais, palikdami papildomą elektroną, nesurištą kovalentiniu ryšiu. Dėl to elektronų koncentracija yra didesnė nei skylės koncentracija, ir susidaro N tipo puslaidininkis, dar vadinamas elektroniniu puslaidininkiu. N tipo puslaidininkiai yra labai svarbūs gaminant įrenginius, kuriems pagrindiniai krūvininkai reikalingi elektronai, pavyzdžiui, tam tikrus galios įrenginius. (2) P tipo puslaidininkis: Kai į silicio puslaidininkį įvedami trivalenčiai priemaišų elementai, tokie kaip boras (B), galis (Ga) arba indis (In), priemaišų atomų valentiniai elektronai sudaro kovalentinius ryšius su aplinkiniais silicio atomais, tačiau jiems trūksta bent vieno valentinio elektrono ir jie negali sudaryti pilno kovalentinio ryšio. Dėl to skylių koncentracija yra didesnė nei elektronų koncentracija, ir susidaro P tipo puslaidininkis, dar vadinamas skylinio tipo puslaidininkiu. P tipo puslaidininkiai vaidina pagrindinį vaidmenį gaminant įrenginius, kuriuose skylės yra pagrindiniai krūvininkai, pavyzdžiui, diodai ir tam tikri tranzistoriai.

Varža: Varža yra pagrindinis fizikinis dydis, matuojantis poliruotų monokristalų silicio plokštelių elektrinį laidumą. Jos vertė atspindi medžiagos laidumo savybes. Kuo mažesnė varža, tuo geresnis silicio plokštelės laidumas; atvirkščiai, kuo didesnė varža, tuo prastesnis laidumas. Silicio plokštelių varžą lemia jų būdingos medžiagos savybės, o temperatūra taip pat turi didelę įtaką. Paprastai silicio plokštelių varža didėja kartu su temperatūra. Praktiškai skirtingi mikroelektroniniai įtaisai turi skirtingus silicio plokštelių varžos reikalavimus. Pavyzdžiui, integrinių grandynų gamyboje naudojamoms plokštelėms reikia tiksliai kontroliuoti varžą, kad būtų užtikrintas stabilus ir patikimas įrenginio veikimas.

Orientacija: Plokštelės kristalinė orientacija atspindi silicio gardelės kristalografinę kryptį, paprastai nurodomą Millerio indeksais, tokiais kaip (100), (110), (111) ir kt. Skirtingos kristalinės orientacijos turi skirtingas fizines savybes, tokias kaip linijų tankis, kuris kinta priklausomai nuo orientacijos. Šis skirtumas gali turėti įtakos plokštelės veikimui vėlesniuose apdorojimo etapuose ir galutiniam mikroelektroninių prietaisų veikimui. Gamybos procese tinkamos orientacijos silicio plokštelės pasirinkimas skirtingiems įrenginio reikalavimams gali optimizuoti įrenginio veikimą, pagerinti gamybos efektyvumą ir pagerinti produkto kokybę.

Plokštumas / įpjova: Plokščias kraštas (plokštus) arba V formos įpjova (įpjova) silicio plokštelės perimetre atlieka labai svarbų vaidmenį kristalų orientacijos lygiavime ir yra svarbus plokštelės gamybos ir apdorojimo identifikatorius. Skirtingo skersmens plokštelės atitinka skirtingus plokščio arba įpjovos ilgio standartus. Lyginimo kraštai skirstomi į pirminius plokščius ir antrinius plokščius. Pirminis plokščias paviršius daugiausia naudojamas pagrindinei kristalų orientacijai ir plokštelės apdorojimo atskaitos taškui nustatyti, o antrinis plokščias paviršius padeda tiksliai lygiuoti ir apdoroti, užtikrinant tikslų plokštelės veikimą ir nuoseklumą visoje gamybos linijoje.

Storis: Plokštelės storis paprastai nurodomas mikrometrais (μm), o įprastas storis svyruoja nuo 100 μm iki 1000 μm. Skirtingo storio plokštelės tinka įvairių tipų mikroelektronikos įrenginiams. Plonesnės plokštelės (pvz., 100 μm–300 μm) dažnai naudojamos lustų gamyboje, kuriai reikalinga griežta storio kontrolė, sumažinant lustų dydį ir svorį bei padidinant integravimo tankį. Storesnės plokštelės (pvz., 500 μm–1000 μm) plačiai naudojamos įrenginiuose, kuriems reikalingas didesnis mechaninis stiprumas, pavyzdžiui, galios puslaidininkiniuose įtaisuose, siekiant užtikrinti stabilumą veikimo metu.

Paviršiaus šiurkštumas: paviršiaus šiurkštumas yra vienas iš pagrindinių parametrų, vertinant plokštelės kokybę, nes jis tiesiogiai veikia plokštelės ir vėliau nusodintų plonų plėvelių sukibimą, taip pat įrenginio elektrines charakteristikas. Paprastai jis išreiškiamas vidutine kvadratine (RMS) šiurkštumo verte (nm). Mažesnis paviršiaus šiurkštumas reiškia, kad plokštelės paviršius yra lygesnis, o tai padeda sumažinti tokius reiškinius kaip elektronų sklaida ir pagerina įrenginio veikimą bei patikimumą. Pažangiuose puslaidininkių gamybos procesuose paviršiaus šiurkštumo reikalavimai tampa vis griežtesni, ypač gaminant aukščiausios klasės integrinius grandynus, kur paviršiaus šiurkštumas turi būti kontroliuojamas iki kelių nanometrų ar net mažesnio tikslumo.

Bendras storio pokytis (BTP): bendras storio pokytis reiškia skirtumą tarp didžiausio ir mažiausio storio, išmatuoto keliuose plokštelės paviršiaus taškuose, paprastai išreiškiamą μm. Didelis BTP gali sukelti nukrypimus tokiuose procesuose kaip fotolitografija ir ėsdinimas, o tai turi įtakos įrenginio veikimo nuoseklumui ir išeigai. Todėl BTP valdymas plokštelių gamybos metu yra pagrindinis žingsnis siekiant užtikrinti produkto kokybę. Gaminant didelio tikslumo mikroelektroninius prietaisus, BTP paprastai turi būti kelių mikrometrų ribose.

Išlinkimas: Išlinkimas reiškia nuokrypį tarp plokštelės paviršiaus ir idealios plokštumos, paprastai matuojamas μm. Plokštelės su dideliu išlinkimu vėlesnio apdorojimo metu gali sulūžti arba patirti netolygų įtempimą, o tai turi įtakos gamybos efektyvumui ir produkto kokybei. Ypač procesuose, kuriems reikalingas didelis plokštumas, pavyzdžiui, fotolitografijoje, išlinkimas turi būti kontroliuojamas tam tikrame diapazone, siekiant užtikrinti fotolitografinio rašto tikslumą ir nuoseklumą.

Deformacija: Deformacija rodo nuokrypį tarp plokštelės paviršiaus ir idealios sferinės formos, taip pat matuojamą μm. Panašiai kaip išlinkimas, deformacija yra svarbus plokštelės plokštumo rodiklis. Per didelis deformacija ne tik turi įtakos plokštelės išdėstymo tikslumui apdorojimo įrangoje, bet ir gali sukelti problemų lustų pakavimo proceso metu, pavyzdžiui, prastą lustų ir pakavimo medžiagos sukibimą, o tai savo ruožtu turi įtakos įrenginio patikimumui. Aukštos klasės puslaidininkių gamyboje deformacijos reikalavimai tampa vis griežtesni, siekiant patenkinti pažangių lustų gamybos ir pakavimo procesų poreikius.

Krašto profilis: Plokštelės krašto profilis yra labai svarbus vėlesniam jos apdorojimui ir tvarkymui. Paprastai jį apibrėžia krašto išskyrimo zona (EEZ), kuri apibrėžia atstumą nuo plokštelės krašto, kuriame apdorojimas draudžiamas. Tinkamai suprojektuotas krašto profilis ir tikslus EEZ valdymas padeda išvengti krašto defektų, įtempių koncentracijos ir kitų problemų apdorojimo metu, pagerinant bendrą plokštelės kokybę ir išeigą. Kai kuriuose pažangiuose gamybos procesuose krašto profilio tikslumas turi būti mažesnis nei mikronas.

Dalelių skaičius: dalelių skaičius ir dydžio pasiskirstymas ant plokštelės paviršiaus daro didelę įtaką mikroelektroninių prietaisų veikimui. Per didelis arba didelis dalelių kiekis gali sukelti įrenginio gedimus, pvz., trumpuosius jungimus ar nuotėkį, ir taip sumažinti produkto išeigą. Todėl dalelių skaičius paprastai matuojamas skaičiuojant daleles ploto vienete, pvz., dalelių, didesnių nei 0,3 μm, skaičių. Griežta dalelių skaičiaus kontrolė plokštelės gamybos metu yra esminė priemonė siekiant užtikrinti produkto kokybę. Siekiant sumažinti dalelių užterštumą ant plokštelės paviršiaus, naudojamos pažangios valymo technologijos ir švari gamybos aplinka.

Susijusi gamyba

Monokristalinė silicio plokštelė Si pagrindo tipas N/P (pasirinktinai silicio karbido plokštelė)

FZ CZ Si plokštelė sandėlyje 12 colių silicio plokštelės pradinis arba bandymo