Puolijohdeteollisuuden kukoistavassa kehitysprosessissa kiillotettu yksikidepiikiekotratkaisevassa roolissa. Ne toimivat perusmateriaalina erilaisten mikroelektronisten laitteiden valmistuksessa. Monimutkaisista ja tarkoista integroiduista piireistä nopeisiin mikroprosessoreihin ja monitoimisiin antureihin, kiillotettuihin yksittäiskristalleihinpiikiekotovat välttämättömiä. Niiden suorituskyvyn ja spesifikaatioiden erot vaikuttavat suoraan lopputuotteiden laatuun ja suorituskykyyn. Alla on kiillotettujen yksikiteisten piikiekkojen yleiset tekniset tiedot ja parametrit:

Halkaisija: Puolijohdepohjaisten yksikiteisten piikiekkojen koko mitataan niiden halkaisijalla, ja niitä on saatavilla useilla eri spesifikaatioilla. Yleisiä halkaisijoita ovat 2 tuumaa (50,8 mm), 3 tuumaa (76,2 mm), 4 tuumaa (100 mm), 5 tuumaa (125 mm), 6 tuumaa (150 mm), 8 tuumaa (200 mm), 12 tuumaa (300 mm) ja 18 tuumaa (450 mm). Eri halkaisijat sopivat erilaisiin tuotantotarpeisiin ja prosessivaatimuksiin. Esimerkiksi pienempiä kiekkoja käytetään yleisesti erityisissä, pienimuotoisissa mikroelektronisissa laitteissa, kun taas suurempia kiekkoja käytetään tehokkaammin ja kustannusetuisemmin laajamittaisessa integroitujen piirien valmistuksessa. Pintavaatimukset luokitellaan yksipuolisesti kiillotettuihin (SSP) ja kaksipuolisesti kiillotettuihin (DSP). Yksipuolisesti kiillotettuja kiekkoja käytetään laitteissa, jotka vaativat suurta tasaisuutta toiselta puolelta, kuten tietyissä antureissa. Kaksipuolisesti kiillotettuja kiekkoja käytetään yleisesti integroiduissa piireissä ja muissa tuotteissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta molemmilta pinnoilta. Pintavaatimus (viimeistely): Yksipuolelta kiillotettu SSP / Kaksipuolelta kiillotettu DSP.

Tyyppi/Seosaine: (1) N-tyypin puolijohde: Kun tiettyjä epäpuhtausatomeja tuodaan luontaiseen puolijohteeseen, ne muuttavat sen johtavuutta. Esimerkiksi kun lisätään viisiarvoisia alkuaineita, kuten typpeä (N), fosforia (P), arseenia (As) tai antimonia (Sb), niiden valenssielektronit muodostavat kovalenttisia sidoksia ympäröivien piiatomien valenssielektronien kanssa, jolloin jäljelle jää ylimääräinen elektroni, jota ei ole sidottu kovalenttisella sidoksella. Tämä johtaa aukon pitoisuutta suurempaan elektronipitoisuuteen, jolloin muodostuu N-tyypin puolijohde, joka tunnetaan myös elektronityyppisenä puolijohteena. N-tyypin puolijohteet ovat ratkaisevan tärkeitä sellaisten laitteiden valmistuksessa, jotka tarvitsevat elektroneja pääasiallisina varauksenkuljettajina, kuten tietyt teholaitteet. (2) P-tyypin puolijohde: Kun kolmiarvoisia epäpuhtauselementtejä, kuten booria (B), galliumia (Ga) tai indiumia (In), tuodaan piipuolijohteeseen, epäpuhtausatomien valenssielektronit muodostavat kovalenttisia sidoksia ympäröivien piiatomien kanssa, mutta niiltä puuttuu vähintään yksi valenssielektroni, eivätkä ne voi muodostaa täydellistä kovalenttista sidosta. Tämä johtaa elektronipitoisuutta suurempaan aukkopitoisuuteen, jolloin muodostuu P-tyypin puolijohde, joka tunnetaan myös aukkotyyppisenä puolijohteena. P-tyypin puolijohteilla on keskeinen rooli sellaisten laitteiden valmistuksessa, joissa aukot toimivat tärkeimpinä varauksenkuljettajina, kuten diodeissa ja tietyissä transistoreissa.

Resistiivisyys: Resistiivisyys on keskeinen fysikaalinen suure, joka mittaa kiillotettujen yksikiteisten piikiekkojen sähkönjohtavuutta. Sen arvo heijastaa materiaalin johtavuutta. Mitä pienempi resistiivisyys, sitä parempi piikiekon johtavuus; päinvastoin, mitä suurempi resistiivisyys, sitä huonompi johtavuus. Piikiekkojen resistiivisyys määräytyy niiden luontaisten materiaaliominaisuuksien mukaan, ja lämpötilalla on myös merkittävä vaikutus. Yleensä piikiekkojen resistiivisyys kasvaa lämpötilan mukana. Käytännön sovelluksissa eri mikroelektronisilla laitteilla on erilaiset resistiivisyysvaatimukset piikiekoille. Esimerkiksi integroitujen piirien valmistuksessa käytettävät kiekot tarvitsevat tarkkaa resistiivisyyden säätöä vakaan ja luotettavan laitteen suorituskyvyn varmistamiseksi.

Orientaatio: Kiekon kideorientaatio edustaa piihilan kristallografista suuntaa, joka tyypillisesti määritetään Millerin indekseillä, kuten (100), (110), (111) jne. Eri kideorientaatioilla on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet, kuten viivatiheys, joka vaihtelee orientaation mukaan. Tämä ero voi vaikuttaa kiekon suorituskykyyn seuraavissa käsittelyvaiheissa ja mikroelektronisten laitteiden lopulliseen suorituskykyyn. Valmistusprosessissa sopivan orientaation omaavan piikiekon valitseminen eri laitevaatimuksiin voi optimoida laitteen suorituskykyä, parantaa tuotantotehokkuutta ja parantaa tuotteen laatua.

Tasainen pinta/lovi: Piikiekon kehän tasainen reuna (tasainen reuna) tai V-lovi (lovi) on ratkaisevassa roolissa kiteen orientaation kohdistuksessa ja tärkeä tunniste kiekon valmistuksessa ja prosessoinnissa. Eri halkaisijaltaan olevat kiekot vastaavat eri standardeja tasan tai loven pituudelle. Kohdistusreunat luokitellaan ensisijaisiksi tasaisiksi ja toissijaisiksi tasaisiksi. Ensisijaista tasoa käytetään pääasiassa kiekon peruskiteen orientaation ja prosessointireferenssin määrittämiseen, kun taas toissijainen taso auttaa tarkassa kohdistuksessa ja prosessoinnissa varmistaen kiekon tarkan toiminnan ja yhdenmukaisuuden koko tuotantolinjalla.

Paksuus: Kiekon paksuus ilmoitetaan tyypillisesti mikrometreinä (μm), ja yleinen paksuus vaihtelee 100 μm:n ja 1000 μm:n välillä. Eri paksuiset kiekot sopivat erityyppisille mikroelektronisille laitteille. Ohuempia kiekkoja (esim. 100 μm – 300 μm) käytetään usein sirujen valmistuksessa, joka vaatii tiukkaa paksuuden hallintaa, mikä pienentää sirun kokoa ja painoa sekä lisää integrointitiheyttä. Paksumpia kiekkoja (esim. 500 μm – 1000 μm) käytetään laajalti laitteissa, jotka vaativat suurempaa mekaanista lujuutta, kuten tehopuolijohdelaitteissa, vakauden varmistamiseksi käytön aikana.

Pinnan karheus: Pinnan karheus on yksi kiekon laadun arvioinnin keskeisistä parametreista, koska se vaikuttaa suoraan kiekon ja sitä seuranneiden ohutkalvomateriaalien väliseen tarttumiseen sekä laitteen sähköiseen suorituskykyyn. Se ilmaistaan ​​yleensä RMS-karheutena (nm). Alhaisempi pinnan karheus tarkoittaa, että kiekon pinta on sileämpi, mikä auttaa vähentämään elektronien sirontaa ja parantaa laitteen suorituskykyä ja luotettavuutta. Edistyneissä puolijohteiden valmistusprosesseissa pinnan karheusvaatimukset ovat yhä tiukempia, erityisesti huippuluokan integroitujen piirien valmistuksessa, jossa pinnan karheus on hallittava muutamaan nanometriin tai jopa alemmaksi.

Kokonaispaksuuden vaihtelu (TTV): Kokonaispaksuuden vaihtelu viittaa kiekon pinnalla useissa pisteissä mitattujen maksimi- ja minimipaksuuksien väliseen eroon, tyypillisesti μm:nä. Korkea TTV voi johtaa poikkeamiin prosesseissa, kuten fotolitografiassa ja etsauksessa, mikä vaikuttaa laitteen suorituskyvyn tasaisuuteen ja saantoon. Siksi TTV:n hallinta kiekon valmistuksen aikana on keskeinen vaihe tuotteen laadun varmistamisessa. Korkean tarkkuuden mikroelektronisten laitteiden valmistuksessa TTV:n on tyypillisesti oltava muutaman mikrometrin sisällä.

Kaarevuus: Kaarevuus viittaa kiekon pinnan ja ihanteellisen tasaisen tason väliseen poikkeamaan, jota tyypillisesti mitataan μm:nä. Liiallisesti kaarevat kiekot voivat rikkoutua tai kokea epätasaista rasitusta myöhemmän prosessoinnin aikana, mikä vaikuttaa tuotantotehokkuuteen ja tuotteen laatuun. Erityisesti prosesseissa, jotka vaativat suurta tasaisuutta, kuten fotolitografiassa, kaarevuutta on hallittava tietyllä alueella fotolitografisen kuvion tarkkuuden ja yhdenmukaisuuden varmistamiseksi.

Käyristyminen: Käyristyminen osoittaa kiekon pinnan ja ihanteellisen pallomuodon välisen poikkeaman, joka myös mitataan μm:inä. Samoin kuin kaarevuus, käyristyminen on tärkeä indikaattori kiekon tasaisuudesta. Liiallinen käyristyminen ei ainoastaan ​​vaikuta kiekon sijoitustarkkuuteen prosessointilaitteissa, vaan se voi myös aiheuttaa ongelmia sirun pakkausprosessissa, kuten huonon kiinnityksen sirun ja pakkausmateriaalin välillä, mikä puolestaan ​​vaikuttaa laitteen luotettavuuteen. Huippuluokan puolijohdevalmistuksessa käyristymisvaatimukset tiukentuvat, jotta ne täyttäisivät edistyneiden sirunvalmistus- ja pakkausprosessien vaatimukset.

Reunaprofiili: Kiekon reunaprofiili on kriittinen sen myöhemmän prosessoinnin ja käsittelyn kannalta. Se määritellään tyypillisesti reunan poissulkemisvyöhykkeellä (EEZ), joka määrittää etäisyyden kiekon reunasta, jolla prosessointi ei ole sallittua. Oikein suunniteltu reunaprofiili ja tarkka EEZ-hallinta auttavat välttämään reunavirheitä, jännityskeskittymiä ja muita ongelmia prosessoinnin aikana, mikä parantaa kiekon yleistä laatua ja saantoa. Joissakin edistyneissä valmistusprosesseissa reunaprofiilin tarkkuuden on oltava alle mikronin tasolla.

Hiukkasten lukumäärä: Kiekon pinnalla olevien hiukkasten lukumäärä ja kokojakauma vaikuttavat merkittävästi mikroelektronisten laitteiden suorituskykyyn. Liialliset tai suuret hiukkaset voivat johtaa laitevikoihin, kuten oikosulkuun tai vuotoihin, mikä vähentää tuotteen saantoa. Siksi hiukkasten lukumäärä mitataan yleensä laskemalla hiukkaset pinta-alayksikköä kohti, kuten yli 0,3 μm:n hiukkasten lukumäärä. Hiukkasten lukumäärän tarkka valvonta kiekon valmistuksen aikana on olennainen toimenpide tuotteen laadun varmistamiseksi. Kehittyneitä puhdistustekniikoita ja puhdasta tuotantoympäristöä käytetään hiukkaskontaminaation minimoimiseksi kiekon pinnalla.

Liittyvä tuotanto

Yksittäinen piikiekko, Si-substraattityyppi N/P, valinnainen piikarbidikiekko

FZ CZ Si-kiekko varastossa 12 tuuman piikiekko Prime tai Test