Στην αναπτυσσόμενη διαδικασία ανάπτυξης της βιομηχανίας ημιαγωγών, γυαλισμένο μονοκρύσταλλογκοφρέτες πυριτίουπαίζουν καθοριστικό ρόλο. Χρησιμεύουν ως το βασικό υλικό για την παραγωγή διαφόρων μικροηλεκτρονικών συσκευών. Από πολύπλοκα και ακριβή ολοκληρωμένα κυκλώματα έως μικροεπεξεργαστές υψηλής ταχύτητας και πολυλειτουργικούς αισθητήρες, γυαλισμένο μονοκρύσταλλογκοφρέτες πυριτίουείναι απαραίτητες. Οι διαφορές στην απόδοση και τις προδιαγραφές τους επηρεάζουν άμεσα την ποιότητα και την απόδοση των τελικών προϊόντων. Ακολουθούν οι κοινές προδιαγραφές και οι παράμετροι των γυαλισμένων πλακών πυριτίου μονοκρυστάλλου:

Διάμετρος: Το μέγεθος των ημιαγωγών μονοκρυσταλλικών πλακών πυριτίου μετριέται με τη διάμετρό τους και διατίθενται σε διάφορες προδιαγραφές. Οι κοινές διαμέτρους περιλαμβάνουν 2 ίντσες (50,8 mm), 3 ίντσες (76,2 mm), 4 ίντσες (100 mm), 5 ίντσες (125 mm), 6 ίντσες (150 mm), 8 ίντσες (200 mm), 12 ίντσες (300 mm) και 18 ίντσες (450 mm). Διαφορετικές διαμέτρους είναι κατάλληλες για διάφορες ανάγκες παραγωγής και απαιτήσεις διαδικασίας. Για παράδειγμα, γκοφρέτες μικρότερης διαμέτρου χρησιμοποιούνται συνήθως για ειδικές μικροηλεκτρονικές συσκευές μικρού όγκου, ενώ οι γκοφρέτες μεγαλύτερης διαμέτρου παρουσιάζουν υψηλότερη απόδοση παραγωγής και πλεονεκτήματα κόστους στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μεγάλης κλίμακας. Οι απαιτήσεις επιφάνειας κατηγοριοποιούνται σε γυαλισμένο μονής όψης (SSP) και γυαλισμένο διπλής όψης (DSP). Οι γυαλισμένες γκοφρέτες μονής όψης χρησιμοποιούνται για συσκευές που απαιτούν υψηλή επιπεδότητα στη μία πλευρά, όπως ορισμένους αισθητήρες. Οι γυαλισμένες γκοφρέτες διπλής όψης χρησιμοποιούνται συνήθως για ολοκληρωμένα κυκλώματα και άλλα προϊόντα που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και στις δύο επιφάνειες. Απαίτηση επιφάνειας (Φινίρισμα): Γυαλισμένο SSP μονής όψης / DSP γυαλισμένο διπλής όψης.

Τύπος/Εξουσιαστής: (1) Ημιαγωγός τύπου Ν: Όταν ορισμένα άτομα ακαθαρσίας εισάγονται στον εγγενή ημιαγωγό, μεταβάλλουν την αγωγιμότητά του. Για παράδειγμα, όταν προστίθενται πεντασθενή στοιχεία όπως άζωτο (N), φώσφορος (P), αρσενικό (As) ή αντιμόνιο (Sb), τα ηλεκτρόνια σθένους τους σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς με τα ηλεκτρόνια σθένους των γύρω ατόμων πυριτίου, αφήνοντας ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο που δεν δεσμεύεται από ομοιοπολικό δεσμό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια συγκέντρωση ηλεκτρονίων μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση της οπής, σχηματίζοντας έναν ημιαγωγό τύπου Ν, γνωστό και ως ημιαγωγός τύπου ηλεκτρονίων. Οι ημιαγωγοί τύπου Ν είναι ζωτικής σημασίας για την κατασκευή συσκευών που απαιτούν ηλεκτρόνια ως κύριους φορείς φορτίου, όπως ορισμένες συσκευές ισχύος. (2) Ημιαγωγός τύπου P: Όταν τα τρισθενή στοιχεία ακαθαρσίας όπως το βόριο (B), το γάλλιο (Ga) ή το ίνδιο (In) εισάγονται στον ημιαγωγό πυριτίου, τα ηλεκτρόνια σθένους των ατόμων ακαθαρσίας σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς με τα γύρω άτομα πυριτίου, αλλά δεν έχουν τουλάχιστον ένα πλήρες ηλεκτρόνιο σθένους και δεν μπορούν να σχηματίσουν ένα πλήρες ηλεκτρόνιο. Αυτό οδηγεί σε συγκέντρωση οπής μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων, σχηματίζοντας έναν ημιαγωγό τύπου P, γνωστό και ως ημιαγωγός τύπου οπής. Οι ημιαγωγοί τύπου P διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην κατασκευή συσκευών όπου οι τρύπες χρησιμεύουν ως κύριοι φορείς φόρτισης, όπως οι δίοδοι και ορισμένα τρανζίστορ.

Ειδικότητα: Η ειδική αντίσταση είναι ένα βασικό φυσικό μέγεθος που μετρά την ηλεκτρική αγωγιμότητα των γυαλισμένων πλακιδίων μονοκρυστάλλου πυριτίου. Η τιμή του αντικατοπτρίζει την αγώγιμη απόδοση του υλικού. Όσο χαμηλότερη είναι η ειδική αντίσταση, τόσο καλύτερη είναι η αγωγιμότητα της γκοφρέτας πυριτίου. Αντίθετα, όσο μεγαλύτερη είναι η ειδική αντίσταση, τόσο φτωχότερη είναι η αγωγιμότητα. Η ειδική αντίσταση των πλακών πυριτίου καθορίζεται από τις εγγενείς ιδιότητες του υλικού τους και η θερμοκρασία έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο. Γενικά, η ειδική αντίσταση των πλακών πυριτίου αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Σε πρακτικές εφαρμογές, διαφορετικές μικροηλεκτρονικές συσκευές έχουν διαφορετικές απαιτήσεις ειδικής αντίστασης για γκοφρέτες πυριτίου. Για παράδειγμα, οι γκοφρέτες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χρειάζονται ακριβή έλεγχο της ειδικής αντίστασης για να διασφαλιστεί η σταθερή και αξιόπιστη απόδοση της συσκευής.

Προσανατολισμός: Ο κρυσταλλικός προσανατολισμός της γκοφρέτας αντιπροσωπεύει την κρυσταλλογραφική κατεύθυνση του πλέγματος πυριτίου, που τυπικά καθορίζεται από δείκτες Miller όπως (100), (110), (111) κ.λπ. Διαφορετικοί προσανατολισμοί κρυστάλλων έχουν διαφορετικές φυσικές ιδιότητες, όπως η πυκνότητα γραμμής, η οποία ποικίλλει ανάλογα με τον προσανατολισμό. Αυτή η διαφορά μπορεί να επηρεάσει την απόδοση της γκοφρέτας στα επόμενα στάδια επεξεργασίας και την τελική απόδοση των μικροηλεκτρονικών συσκευών. Στη διαδικασία κατασκευής, η επιλογή μιας γκοφρέτας πυριτίου με τον κατάλληλο προσανατολισμό για διαφορετικές απαιτήσεις συσκευής μπορεί να βελτιστοποιήσει την απόδοση της συσκευής, να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής και να βελτιώσει την ποιότητα του προϊόντος.

Flat/Notch: Η επίπεδη άκρη (Flat) ή V-notch (Notch) στην περιφέρεια της γκοφρέτας πυριτίου παίζει κρίσιμο ρόλο στην ευθυγράμμιση του προσανατολισμού των κρυστάλλων και είναι ένα σημαντικό αναγνωριστικό στην κατασκευή και την επεξεργασία της γκοφρέτας. Οι γκοφρέτες διαφορετικών διαμέτρων αντιστοιχούν σε διαφορετικά πρότυπα για το μήκος του Flat ή του Notch. Τα άκρα ευθυγράμμισης ταξινομούνται σε πρωτεύοντα επίπεδα και δευτερεύοντα επίπεδα. Το πρωτεύον επίπεδο χρησιμοποιείται κυρίως για τον προσδιορισμό του βασικού προσανατολισμού των κρυστάλλων και της αναφοράς επεξεργασίας της γκοφρέτας, ενώ το δευτερεύον επίπεδο βοηθά περαιτέρω στην ακριβή ευθυγράμμιση και επεξεργασία, διασφαλίζοντας ακριβή λειτουργία και συνέπεια της γκοφρέτας σε όλη τη γραμμή παραγωγής.

Πάχος: Το πάχος μιας γκοφρέτας καθορίζεται τυπικά σε μικρόμετρα (μm), με το κοινό πάχος να κυμαίνεται μεταξύ 100μm και 1000μm. Οι γκοφρέτες διαφορετικού πάχους είναι κατάλληλες για διαφορετικούς τύπους μικροηλεκτρονικών συσκευών. Οι λεπτότερες γκοφρέτες (π.χ. 100μm – 300μm) χρησιμοποιούνται συχνά για την κατασκευή τσιπ που απαιτεί αυστηρό έλεγχο πάχους, μειώνοντας το μέγεθος και το βάρος του τσιπ και αυξάνοντας την πυκνότητα ολοκλήρωσης. Οι παχύτερες γκοφρέτες (π.χ. 500μm – 1000μm) χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές που απαιτούν υψηλότερη μηχανική αντοχή, όπως συσκευές ημιαγωγών ισχύος, για να διασφαλιστεί η σταθερότητα κατά τη λειτουργία.

Τραχύτητα επιφάνειας: Η τραχύτητα της επιφάνειας είναι μία από τις βασικές παραμέτρους για την αξιολόγηση της ποιότητας της γκοφρέτας, καθώς επηρεάζει άμεσα την πρόσφυση μεταξύ της γκοφρέτας και των επακόλουθων εναποτιθέμενων υλικών λεπτής μεμβράνης, καθώς και την ηλεκτρική απόδοση της συσκευής. Συνήθως εκφράζεται ως η τραχύτητα του μέσου τετραγώνου της ρίζας (RMS) (σε nm). Η χαμηλότερη τραχύτητα της επιφάνειας σημαίνει ότι η επιφάνεια του πλακιδίου είναι πιο λεία, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση φαινομένων όπως η σκέδαση ηλεκτρονίων και βελτιώνει την απόδοση και την αξιοπιστία της συσκευής. Σε προηγμένες διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών, οι απαιτήσεις για την τραχύτητα της επιφάνειας γίνονται ολοένα και πιο αυστηρές, ειδικά για την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής τεχνολογίας, όπου η τραχύτητα της επιφάνειας πρέπει να ελέγχεται σε μερικά νανόμετρα ή και χαμηλότερα.

Συνολική διακύμανση πάχους (TTV): Η διακύμανση ολικού πάχους αναφέρεται στη διαφορά μεταξύ του μέγιστου και του ελάχιστου πάχους που μετράται σε πολλά σημεία της επιφάνειας του πλακιδίου, συνήθως εκφρασμένη σε μm. Ένα υψηλό TTV μπορεί να οδηγήσει σε αποκλίσεις σε διαδικασίες όπως η φωτολιθογραφία και η χάραξη, επηρεάζοντας τη συνέπεια και την απόδοση της συσκευής. Επομένως, ο έλεγχος του TTV κατά την κατασκευή γκοφρέτας είναι ένα βασικό βήμα για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος. Για την κατασκευή μικροηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ακρίβειας, το TTV απαιτείται συνήθως να είναι εντός λίγων μικρομέτρων.

Τόξο: Το τόξο αναφέρεται στην απόκλιση μεταξύ της επιφάνειας του πλακιδίου και του ιδανικού επίπεδου επιπέδου, που συνήθως μετράται σε μm. Οι γκοφρέτες με υπερβολικό τόξο μπορεί να σπάσουν ή να εμφανίσουν ανομοιόμορφη πίεση κατά τη διάρκεια της επόμενης επεξεργασίας, επηρεάζοντας την αποδοτικότητα της παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος. Ειδικά σε διαδικασίες που απαιτούν υψηλή επιπεδότητα, όπως η φωτολιθογραφία, η υπόκλιση πρέπει να ελέγχεται εντός συγκεκριμένου εύρους για να διασφαλίζεται η ακρίβεια και η συνέπεια του φωτολιθογραφικού σχεδίου.

Στημόνι: Το στημόνι υποδεικνύει την απόκλιση μεταξύ της επιφάνειας του πλακιδίου και του ιδανικού σφαιρικού σχήματος, μετρούμενο επίσης σε μm. Παρόμοια με το τόξο, το στημόνι είναι ένας σημαντικός δείκτης της επιπεδότητας της γκοφρέτας. Το υπερβολικό στημόνι όχι μόνο επηρεάζει την ακρίβεια τοποθέτησης της γκοφρέτας στον εξοπλισμό επεξεργασίας, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα κατά τη διαδικασία συσκευασίας του τσιπ, όπως κακή σύνδεση μεταξύ του τσιπ και του υλικού συσκευασίας, που με τη σειρά του επηρεάζει την αξιοπιστία της συσκευής. Στην κατασκευή ημιαγωγών υψηλών προδιαγραφών, οι απαιτήσεις στημονιού γίνονται πιο αυστηρές για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των προηγμένων διαδικασιών κατασκευής και συσκευασίας τσιπ.

Προφίλ άκρων: Το προφίλ άκρων μιας γκοφρέτας είναι κρίσιμο για την επακόλουθη επεξεργασία και χειρισμό της. Τυπικά καθορίζεται από τη ζώνη αποκλεισμού άκρων (EEZ), η οποία καθορίζει την απόσταση από την άκρη της πλακέτας όπου δεν επιτρέπεται καμία επεξεργασία. Το σωστά σχεδιασμένο προφίλ άκρων και ο ακριβής έλεγχος της ΑΟΖ συμβάλλουν στην αποφυγή ελαττωμάτων ακμών, συγκεντρώσεων τάσεων και άλλων προβλημάτων κατά την επεξεργασία, βελτιώνοντας τη συνολική ποιότητα και απόδοση του πλακιδίου. Σε ορισμένες προηγμένες διαδικασίες κατασκευής, η ακρίβεια του προφίλ άκρων απαιτείται να είναι σε επίπεδο υπομικρών.

Αριθμός σωματιδίων: Ο αριθμός και η κατανομή μεγέθους των σωματιδίων στην επιφάνεια του πλακιδίου επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση των μικροηλεκτρονικών συσκευών. Τα υπερβολικά ή μεγάλα σωματίδια μπορεί να οδηγήσουν σε αστοχίες της συσκευής, όπως βραχυκυκλώματα ή διαρροή, μειώνοντας την απόδοση του προϊόντος. Επομένως, ο αριθμός των σωματιδίων συνήθως μετριέται με την καταμέτρηση των σωματιδίων ανά μονάδα επιφάνειας, όπως ο αριθμός των σωματιδίων μεγαλύτερα από 0,3μm. Ο αυστηρός έλεγχος του αριθμού των σωματιδίων κατά την κατασκευή γκοφρέτας είναι ένα ουσιαστικό μέτρο για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος. Προηγμένες τεχνολογίες καθαρισμού και καθαρό περιβάλλον παραγωγής χρησιμοποιούνται για την ελαχιστοποίηση της μόλυνσης από σωματίδια στην επιφάνεια του πλακιδίου.

Σχετική παραγωγή

Γκοφρέτα μονοκρυστάλλου πυριτίου Si υπόστρωμα τύπου N/P Προαιρετική γκοφρέτα καρβιδίου πυριτίου

Γκοφρέτα FZ CZ Si σε απόθεμα Γκοφρέτα πυριτίου 12 ιντσών Prime or Test