ნახევარგამტარული ინდუსტრიის მზარდი განვითარების პროცესში, გაპრიალებულია ერთკრისტალისილიკონის ვაფლებიგადამწყვეტ როლს თამაშობს. ისინი ემსახურებიან როგორც ფუნდამენტურ მასალას სხვადასხვა მიკროელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის. რთული და ზუსტი ინტეგრირებული სქემებიდან დაწყებული მაღალსიჩქარიანი მიკროპროცესორებით და მრავალფუნქციური სენსორებით, გაპრიალებული ერთკრისტალისილიკონის ვაფლებიაუცილებელია. განსხვავებები მათ შესრულებასა და სპეციფიკაციებში პირდაპირ გავლენას ახდენს საბოლოო პროდუქტების ხარისხსა და შესრულებაზე. ქვემოთ მოცემულია გაპრიალებული ერთკრისტალური სილიკონის ვაფლის საერთო სპეციფიკაციები და პარამეტრები:

დიამეტრი: ნახევარგამტარული ერთკრისტალური სილიკონის ვაფლების ზომა იზომება მათი დიამეტრით და მათ აქვთ სხვადასხვა სპეციფიკაციები. საერთო დიამეტრი მოიცავს 2 ინჩს (50.8 მმ), 3 ინჩს (76.2 მმ), 4 ინჩს (100 მმ), 5 ინჩს (125 მმ), 6 ინჩს (150 მმ), 8 ინჩს (200 მმ), 12 ინჩს (300 მმ) და 18 ინჩს (450 მმ). სხვადასხვა დიამეტრი განკუთვნილია სხვადასხვა წარმოების საჭიროებისთვის და პროცესის მოთხოვნებისთვის. მაგალითად, უფრო მცირე დიამეტრის ვაფლები ჩვეულებრივ გამოიყენება სპეციალური, მცირე მოცულობის მიკროელექტრონული მოწყობილობებისთვის, ხოლო უფრო დიდი დიამეტრის ვაფლები აჩვენებენ წარმოების უფრო მაღალ ეფექტურობას და ღირებულების უპირატესობას ფართომასშტაბიანი ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოებაში. ზედაპირის მოთხოვნები იყოფა ცალმხრივ გაპრიალებულად (SSP) და ორმხრივ გაპრიალებულად (DSP). ცალმხრივი გაპრიალებული ვაფლები გამოიყენება მოწყობილობებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიბრტყეს ერთ მხარეს, როგორიცაა გარკვეული სენსორები. ორმხრივი გაპრიალებული ვაფლები ჩვეულებრივ გამოიყენება ინტეგრირებული სქემებისა და სხვა პროდუქტებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიზუსტეს ორივე ზედაპირზე. ზედაპირის მოთხოვნა (დასრულება): ცალმხრივი გაპრიალებული SSP / ორმხრივი გაპრიალებული DSP.

ტიპი/დოპანტი: (1) N-ტიპის ნახევარგამტარი: როდესაც გარკვეული მინარევების ატომები შედის შიდა ნახევარგამტარში, ისინი ცვლის მის გამტარობას. მაგალითად, როდესაც ემატება ხუთვალენტური ელემენტები, როგორიცაა აზოტი (N), ფოსფორი (P), დარიშხანი (As) ან ანტიმონი (Sb), მათი ვალენტური ელექტრონები ქმნიან კოვალენტურ კავშირებს მიმდებარე სილიციუმის ატომების ვალენტურ ელექტრონებთან, რის შედეგადაც დამატებითი ელექტრონი არ არის შეკრული კოვალენტური ბმით. ეს იწვევს ელექტრონის კონცენტრაციას, რომელიც აღემატება ხვრელის კონცენტრაციას, რაც ქმნის N- ტიპის ნახევარგამტარს, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ელექტრონის ტიპის ნახევარგამტარი. N-ტიპის ნახევარგამტარები გადამწყვეტია იმ მოწყობილობების წარმოებაში, რომლებიც საჭიროებენ ელექტრონებს, როგორც მუხტის მთავარ მატარებლებს, როგორიცაა გარკვეული ენერგეტიკული მოწყობილობები. (2) P-ტიპის ნახევარგამტარი: როდესაც სამვალენტიანი მინარევის ელემენტები, როგორიცაა ბორი (B), გალიუმი (Ga) ან ინდიუმი (In) შედის სილიციუმის ნახევარგამტარში, მინარევის ატომების ვალენტური ელექტრონები ქმნიან კოვალენტურ კავშირებს მიმდებარე სილიციუმის ატომებთან, მაგრამ მათ არ აქვთ მინიმუმ ერთი ვალენტური კოვალენტური ელექტრონი. ეს იწვევს ხვრელის კონცენტრაციას, რომელიც აღემატება ელექტრონის კონცენტრაციას, რაც ქმნის P-ტიპის ნახევარგამტარს, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ხვრელის ტიპის ნახევარგამტარი. P-ტიპის ნახევარგამტარები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მოწყობილობების წარმოებაში, სადაც ხვრელები ემსახურებიან მუხტის ძირითად მატარებლებს, როგორიცაა დიოდები და გარკვეული ტრანზისტორი.

წინააღმდეგობა: რეზისტენტობა არის ძირითადი ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ზომავს გაპრიალებული ერთკრისტალური სილიკონის ვაფლის ელექტრულ გამტარობას. მისი ღირებულება ასახავს მასალის გამტარუნარიანობას. რაც უფრო დაბალია წინაღობა, მით უკეთესია სილიკონის ვაფლის გამტარობა; პირიქით, რაც უფრო მაღალია წინაღობა, მით უფრო ცუდია გამტარობა. სილიკონის ვაფლის რეზისტენტობა განისაზღვრება მათი თანდაყოლილი მატერიალური თვისებებით და ტემპერატურა ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს. ზოგადად, სილიკონის ვაფლის წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურასთან ერთად. პრაქტიკულ გამოყენებაში, სხვადასხვა მიკროელექტრონულ მოწყობილობებს აქვთ განსხვავებული წინააღმდეგობის მოთხოვნები სილიკონის ვაფლისთვის. მაგალითად, ვაფლებს, რომლებიც გამოიყენება ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოებაში, საჭიროებს წინააღმდეგობის ზუსტ კონტროლს, რათა უზრუნველყოს მოწყობილობის სტაბილური და საიმედო მუშაობა.

ორიენტაცია: ვაფლის კრისტალური ორიენტაცია წარმოადგენს სილიკონის გისოსის კრისტალოგრაფიულ მიმართულებას, რომელიც ჩვეულებრივ მითითებულია მილერის ინდექსებით, როგორიცაა (100), (110), (111) და ა.შ. ამ განსხვავებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ვაფლის მუშაობაზე შემდგომ დამუშავების ეტაპებზე და მიკროელექტრონული მოწყობილობების საბოლოო შესრულებაზე. წარმოების პროცესში, სილიკონის ვაფლის არჩევა შესაბამისი ორიენტირებით სხვადასხვა მოწყობილობის მოთხოვნილებებისთვის, შეუძლია მოწყობილობის მუშაობის ოპტიმიზაციას, წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესებას და პროდუქტის ხარისხს.

ბრტყელი/ნაჭერი: სილიკონის ვაფლის გარშემოწერილობის ბრტყელი კიდე (ბრტყელი) ან V-ნაჭერი (Notch) გადამწყვეტ როლს ასრულებს კრისტალური ორიენტაციის გასწორებაში და წარმოადგენს მნიშვნელოვან იდენტიფიკატორს ვაფლის წარმოებასა და დამუშავებაში. სხვადასხვა დიამეტრის ვაფლები შეესაბამება განსხვავებულ სტანდარტებს სიგრძის ბინა ან Notch. გასწორების კიდეები კლასიფიცირდება პირველად ბრტყელ და მეორად ბრტყლად. პირველადი ბინა ძირითადად გამოიყენება ვაფლის ძირითადი კრისტალური ორიენტაციისა და დამუშავების მითითების დასადგენად, ხოლო მეორადი ბინა შემდგომში ეხმარება ზუსტ გასწორებასა და დამუშავებას, რაც უზრუნველყოფს ვაფლის ზუსტ მუშაობას და თანმიმდევრულობას საწარმოო ხაზის განმავლობაში.

სისქე: ვაფლის სისქე ჩვეულებრივ მითითებულია მიკრომეტრებში (μm), საერთო სისქე მერყეობს 100μm-დან 1000μm-მდე. სხვადასხვა სისქის ვაფლი შესაფერისია სხვადასხვა ტიპის მიკროელექტრონული მოწყობილობებისთვის. უფრო თხელი ვაფლები (მაგ., 100μm – 300μm) ხშირად გამოიყენება ჩიპების წარმოებისთვის, რაც მოითხოვს სისქის მკაცრ კონტროლს, ჩიპის ზომისა და წონის შემცირებას და ინტეგრაციის სიმკვრივის გაზრდას. უფრო სქელი ვაფლები (მაგ., 500μm – 1000μm) ფართოდ გამოიყენება მოწყობილობებში, რომლებიც საჭიროებენ უფრო მაღალ მექანიკურ სიმტკიცეს, როგორიცაა დენის ნახევარგამტარული მოწყობილობები, მუშაობის დროს სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად.

ზედაპირის უხეშობა: ზედაპირის უხეშობა არის ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრი ვაფლის ხარისხის შესაფასებლად, რადგან ის პირდაპირ გავლენას ახდენს ვაფლისა და შემდგომ დეპონირებული თხელი ფილმის მასალებს შორის გადაბმაზე, ასევე მოწყობილობის ელექტრულ მუშაობაზე. ის ჩვეულებრივ გამოიხატება როგორც ფესვის საშუალო კვადრატის (RMS) უხეშობა (ნმ). ზედაპირის ქვედა უხეშობა ნიშნავს, რომ ვაფლის ზედაპირი უფრო გლუვია, რაც ხელს უწყობს ისეთი ფენომენების შემცირებას, როგორიცაა ელექტრონების გაფანტვა და აუმჯობესებს მოწყობილობის მუშაობას და საიმედოობას. ნახევარგამტარების წარმოების მოწინავე პროცესებში, ზედაპირის უხეშობის მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება, განსაკუთრებით მაღალი დონის ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოებისთვის, სადაც ზედაპირის უხეშობა უნდა კონტროლდებოდეს რამდენიმე ნანომეტრამდე ან უფრო დაბალიც.

მთლიანი სისქის ცვალებადობა (TTV): ჯამური სისქის ცვალებადობა გულისხმობს განსხვავებას ვაფლის ზედაპირის მრავალ წერტილზე გაზომილ მაქსიმალურ და მინიმალურ სისქეებს შორის, რომელიც ჩვეულებრივ გამოხატულია μm-ში. მაღალი TTV შეიძლება გამოიწვიოს გადახრები ისეთ პროცესებში, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია და გრავირება, რაც გავლენას მოახდენს მოწყობილობის მუშაობის თანმიმდევრულობასა და მოსავლიანობაზე. ამიტომ, ვაფლის წარმოების დროს TTV-ის კონტროლი წარმოადგენს საკვანძო ნაბიჯს პროდუქტის ხარისხის უზრუნველსაყოფად. მაღალი სიზუსტის მიკროელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის, TTV, როგორც წესი, საჭიროა რამდენიმე მიკრომეტრის ფარგლებში.

მშვილდი: მშვილდი ეხება გადახრას ვაფლის ზედაპირსა და იდეალურ ბრტყელ სიბრტყეს შორის, რომელიც ჩვეულებრივ იზომება μm-ში. ვაფლი გადაჭარბებული დახრილობით შეიძლება დაირღვეს ან განიცადოს არათანაბარი სტრესი შემდგომი დამუშავების დროს, რაც გავლენას მოახდენს წარმოების ეფექტურობაზე და პროდუქტის ხარისხზე. განსაკუთრებით იმ პროცესებში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიბრტყეს, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია, დახრილობა უნდა კონტროლდებოდეს კონკრეტულ დიაპაზონში, რათა უზრუნველყოფილ იქნას ფოტოლითოგრაფიული ნიმუშის სიზუსტე და თანმიმდევრულობა.

Warp: Warp მიუთითებს გადახრა ვაფლის ზედაპირსა და იდეალურ სფერულ ფორმას შორის, რომელიც ასევე იზომება μm-ში. მშვილდის მსგავსად, ვაფლის სიბრტყის მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია. გადაჭარბებული დეფორმაცია გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ვაფლის განლაგების სიზუსტეზე გადამამუშავებელ მოწყობილობაში, არამედ შეიძლება გამოიწვიოს პრობლემები ჩიპის შეფუთვის პროცესში, როგორიცაა ცუდი შემაკავშირებელი ჩიპი და შესაფუთი მასალა, რაც თავის მხრივ გავლენას ახდენს მოწყობილობის საიმედოობაზე. მაღალი დონის ნახევარგამტარების წარმოებაში, warp მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება ჩიპების წარმოებისა და შეფუთვის მოწინავე პროცესების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

კიდის პროფილი: ვაფლის კიდის პროფილი გადამწყვეტია მისი შემდგომი დამუშავებისა და დამუშავებისთვის. ის, როგორც წესი, მითითებულია Edge Exclusion Zone (EEZ) მიერ, რომელიც განსაზღვრავს მანძილს ვაფლის კიდიდან, სადაც დამუშავება არ არის დაშვებული. სწორად შემუშავებული კიდის პროფილი და ზუსტი EEZ კონტროლი ხელს უწყობს კიდეების დეფექტების, სტრესის კონცენტრაციის და სხვა საკითხების თავიდან აცილებას დამუშავების დროს, აუმჯობესებს ვაფლის საერთო ხარისხს და მოსავლიანობას. ზოგიერთ მოწინავე წარმოების პროცესში, კიდეების პროფილის სიზუსტე საჭიროა ქვემიკრონის დონეზე.

ნაწილაკების რაოდენობა: ვაფლის ზედაპირზე ნაწილაკების რაოდენობა და ზომა მნიშვნელოვნად მოქმედებს მიკროელექტრონული მოწყობილობების მუშაობაზე. გადაჭარბებულმა ან დიდმა ნაწილაკებმა შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის გაუმართაობა, როგორიცაა მოკლე ჩართვა ან გაჟონვა, რაც ამცირებს პროდუქტის მოსავლიანობას. ამიტომ, ნაწილაკების რაოდენობა ჩვეულებრივ იზომება ნაწილაკების დათვლით ერთეულ ფართობზე, როგორიცაა 0,3 μm-ზე მეტი ნაწილაკების რაოდენობა. ვაფლის წარმოების დროს ნაწილაკების რაოდენობის მკაცრი კონტროლი არსებითი ღონისძიებაა პროდუქტის ხარისხის უზრუნველსაყოფად. დასუფთავების მოწინავე ტექნოლოგიები და სუფთა წარმოების გარემო გამოიყენება ვაფლის ზედაპირზე ნაწილაკების დაბინძურების შესამცირებლად.

დაკავშირებული წარმოება

ერთკრისტალური სილიკონის ვაფლი Si სუბსტრატის ტიპი N/P სურვილისამებრ სილიკონის კარბიდის ვაფლი

FZ CZ Si ვაფლი საწყობში 12 დიუმიანი სილიკონის ვაფლი Prime or Test