ნახევარგამტარული ინდუსტრიის სწრაფი განვითარების პროცესში, გაპრიალებული ერთკრისტალისილიკონის ვაფლებიგადამწყვეტ როლს ასრულებენ. ისინი სხვადასხვა მიკროელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის ფუნდამენტურ მასალას წარმოადგენენ. რთული და ზუსტი ინტეგრირებული სქემებიდან დაწყებული მაღალსიჩქარიანი მიკროპროცესორებითა და მრავალფუნქციური სენსორებით დამთავრებული, გაპრიალებული ერთკრისტალურისილიკონის ვაფლებიაუცილებელია. მათი მუშაობისა და სპეციფიკაციების განსხვავებები პირდაპირ გავლენას ახდენს საბოლოო პროდუქტების ხარისხსა და მუშაობაზე. ქვემოთ მოცემულია გაპრიალებული ერთკრისტალური სილიციუმის ვაფლების საერთო სპეციფიკაციები და პარამეტრები:

დიამეტრი: ნახევარგამტარული მონოკრისტალური სილიციუმის ვაფლების ზომა იზომება მათი დიამეტრით და ისინი სხვადასხვა სპეციფიკაციით არის ხელმისაწვდომი. გავრცელებული დიამეტრებია 2 ინჩი (50.8 მმ), 3 ინჩი (76.2 მმ), 4 ინჩი (100 მმ), 5 ინჩი (125 მმ), 6 ინჩი (150 მმ), 8 ინჩი (200 მმ), 12 ინჩი (300 მმ) და 18 ინჩი (450 მმ). სხვადასხვა დიამეტრი შეესაბამება სხვადასხვა წარმოების საჭიროებებს და პროცესის მოთხოვნებს. მაგალითად, მცირე დიამეტრის ვაფლები ჩვეულებრივ გამოიყენება სპეციალური, მცირე მოცულობის მიკროელექტრონული მოწყობილობებისთვის, ხოლო დიდი დიამეტრის ვაფლები აჩვენებს უფრო მაღალ წარმოების ეფექტურობას და ხარჯების უპირატესობებს ფართომასშტაბიანი ინტეგრირებული სქემების წარმოებაში. ზედაპირის მოთხოვნები კატეგორიზებულია როგორც ცალმხრივი გაპრიალებული (SSP) და ორმხრივი გაპრიალებული (DSP). ცალმხრივი გაპრიალებული ვაფლები გამოიყენება მოწყობილობებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ერთ მხარეს მაღალ სიბრტყეს, როგორიცაა გარკვეული სენსორები. ორმხრივი გაპრიალებული ვაფლები ჩვეულებრივ გამოიყენება ინტეგრირებული სქემებისა და სხვა პროდუქტებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ორივე ზედაპირზე მაღალ სიზუსტეს. ზედაპირის მოთხოვნა (დასრულება): ცალმხრივი გაპრიალებული SSP / ორმხრივი გაპრიალებული DSP.

ტიპი/შემავსებელი: (1) N-ტიპის ნახევარგამტარი: როდესაც გარკვეული მინარევის ატომები შეჰყავთ შინაგან ნახევარგამტარში, ისინი ცვლიან მის გამტარობას. მაგალითად, როდესაც ხუთვალენტიანი ელემენტები, როგორიცაა აზოტი (N), ფოსფორი (P), დარიშხანი (As) ან სტიბიუმი (Sb), ემატება, მათი ვალენტური ელექტრონები კოვალენტურ ბმებს ქმნიან მიმდებარე სილიციუმის ატომების ვალენტურ ელექტრონებთან, რის შედეგადაც რჩება დამატებითი ელექტრონი, რომელიც არ არის დაკავშირებული კოვალენტური ბმით. ეს იწვევს ელექტრონების კონცენტრაციას, რომელიც აღემატება ხვრელის კონცენტრაციას, რაც წარმოქმნის N-ტიპის ნახევარგამტარს, ასევე ცნობილს, როგორც ელექტრონული ტიპის ნახევარგამტარს. N-ტიპის ნახევარგამტარები გადამწყვეტია მოწყობილობების წარმოებაში, რომლებიც ელექტრონებს საჭიროებენ, როგორც მთავარ მუხტის მატარებლებს, როგორიცაა გარკვეული დენის მოწყობილობები. (2) P-ტიპის ნახევარგამტარი: როდესაც სამვალენტიანი მინარევის ელემენტები, როგორიცაა ბორი (B), გალიუმი (Ga) ან ინდიუმი (In), შეჰყავთ სილიციუმის ნახევარგამტარში, მინარევის ატომების ვალენტური ელექტრონები კოვალენტურ ბმებს ქმნიან მიმდებარე სილიციუმის ატომებთან, მაგრამ მათ არ აქვთ მინიმუმ ერთი ვალენტური ელექტრონი და არ შეუძლიათ სრული კოვალენტური ბმის ფორმირება. ეს იწვევს ხვრელების კონცენტრაციას ელექტრონების კონცენტრაციაზე მეტის, რაც წარმოქმნის P-ტიპის ნახევარგამტარს, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ხვრელების ტიპის ნახევარგამტარი. P-ტიპის ნახევარგამტარები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მოწყობილობების წარმოებაში, სადაც ხვრელები მთავარი მუხტის მატარებლების ფუნქციას ასრულებენ, როგორიცაა დიოდები და გარკვეული ტრანზისტორები.

წინაღობა: წინაღობა არის ძირითადი ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ზომავს გაპრიალებული ერთკრისტალური სილიციუმის ვაფლების ელექტროგამტარობას. მისი მნიშვნელობა ასახავს მასალის გამტარობის მახასიათებლებს. რაც უფრო დაბალია წინაღობა, მით უკეთესია სილიციუმის ვაფლის გამტარობა; პირიქით, რაც უფრო მაღალია წინაღობა, მით უფრო უარესია გამტარობა. სილიციუმის ვაფლების წინაღობა განისაზღვრება მათი თანდაყოლილი მასალის თვისებებით და ტემპერატურასაც მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს. ზოგადად, სილიციუმის ვაფლების წინაღობა იზრდება ტემპერატურასთან ერთად. პრაქტიკულ გამოყენებაში, სხვადასხვა მიკროელექტრონულ მოწყობილობას სილიციუმის ვაფლებისთვის განსხვავებული წინაღობის მოთხოვნები აქვს. მაგალითად, ინტეგრირებული სქემების წარმოებაში გამოყენებულ ვაფლებს სჭირდებათ წინაღობის ზუსტი კონტროლი მოწყობილობის სტაბილური და საიმედო მუშაობის უზრუნველსაყოფად.

ორიენტაცია: ვაფლის კრისტალური ორიენტაცია წარმოადგენს სილიციუმის ბადის კრისტალოგრაფიულ მიმართულებას, რომელიც, როგორც წესი, განისაზღვრება მილერის ინდექსებით, როგორიცაა (100), (110), (111) და ა.შ. სხვადასხვა კრისტალურ ორიენტაციას აქვს სხვადასხვა ფიზიკური თვისებები, როგორიცაა ხაზის სიმკვრივე, რომელიც განსხვავდება ორიენტაციის მიხედვით. ამ განსხვავებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ვაფლის მუშაობაზე შემდგომ დამუშავების ეტაპებზე და მიკროელექტრონული მოწყობილობების საბოლოო მუშაობაზე. წარმოების პროცესში, სხვადასხვა მოწყობილობის მოთხოვნებისთვის შესაბამისი ორიენტაციის მქონე სილიციუმის ვაფლის შერჩევამ შეიძლება ოპტიმიზაცია გაუკეთოს მოწყობილობის მუშაობას, გააუმჯობესოს წარმოების ეფექტურობა და გააუმჯობესოს პროდუქტის ხარისხი.

ბრტყელი/ნაჭდევი: სილიკონის ვაფლის წრეწირზე არსებული ბრტყელი კიდე (ბრტყელი) ან V-ნაჭდევი (Notch) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კრისტალების ორიენტაციის გასწორებაში და წარმოადგენს მნიშვნელოვან იდენტიფიკატორს ვაფლის წარმოებასა და დამუშავებაში. სხვადასხვა დიამეტრის ვაფლები შეესაბამება ბრტყელი ან ნაჭდევის სიგრძის სხვადასხვა სტანდარტს. გასწორების კიდეები კლასიფიცირდება პირველად ბრტყელ და მეორად ბრტყელ კიდეებად. პირველადი ბრტყელი ძირითადად გამოიყენება ვაფლის ძირითადი კრისტალის ორიენტაციისა და დამუშავების მითითების დასადგენად, ხოლო მეორადი ბრტყელი ხელს უწყობს ზუსტ გასწორებას და დამუშავებას, რაც უზრუნველყოფს ვაფლის ზუსტ მუშაობას და თანმიმდევრულობას მთელ წარმოების ხაზზე.

სისქე: ვაფლის სისქე, როგორც წესი, მითითებულია მიკრომეტრებში (μm), საერთო სისქის დიაპაზონი 100μm-დან 1000μm-მდეა. სხვადასხვა სისქის ვაფლები შესაფერისია მიკროელექტრონული მოწყობილობების სხვადასხვა ტიპისთვის. უფრო თხელი ვაფლები (მაგ., 100μm – 300μm) ხშირად გამოიყენება ჩიპების წარმოებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ 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 სიმძლავრის ნახევარგამტარული მოწყობილობები, მუშაობის დროს სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად.

ზედაპირის უხეშობა: ზედაპირის უხეშობა ვაფლის ხარისხის შეფასების ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრია, რადგან ის პირდაპირ გავლენას ახდენს ვაფლსა და შემდგომში დალექილ თხელფენოვან მასალებს შორის ადჰეზიაზე, ასევე მოწყობილობის ელექტრულ მახასიათებლებზე. ის ჩვეულებრივ გამოისახება საშუალო კვადრატული (RMS) უხეშობით (ნმ-ებში). ზედაპირის უფრო დაბალი უხეშობა ნიშნავს, რომ ვაფლის ზედაპირი უფრო გლუვია, რაც ხელს უწყობს ელექტრონების გაფანტვის მსგავსი ფენომენების შემცირებას და აუმჯობესებს მოწყობილობის მუშაობას და საიმედოობას. ნახევარგამტარების წარმოების მოწინავე პროცესებში ზედაპირის უხეშობის მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება, განსაკუთრებით მაღალი კლასის ინტეგრირებული სქემების წარმოებისას, სადაც ზედაპირის უხეშობა უნდა კონტროლდებოდეს რამდენიმე ნანომეტრამდე ან კიდევ უფრო დაბალ ნიშნულამდე.

სისქის სრული ვარიაცია (TTV): სისქის სრული ვარიაცია გულისხმობს ვაფლის ზედაპირის მრავალ წერტილში გაზომილ მაქსიმალურ და მინიმალურ სისქეებს შორის სხვაობას, რაც, როგორც წესი, გამოიხატება μm-ში. მაღალმა TTV-მ შეიძლება გამოიწვიოს გადახრები ისეთ პროცესებში, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია და გრავირება, რაც გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობის თანმიმდევრულობასა და მოსავლიანობაზე. ამიტომ, ვაფლის წარმოების დროს TTV-ს კონტროლი პროდუქტის ხარისხის უზრუნველყოფის მთავარი ნაბიჯია. მაღალი სიზუსტის მიკროელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის, TTV, როგორც წესი, უნდა იყოს რამდენიმე მიკრომეტრის ფარგლებში.

ხრა: ხრა გულისხმობს ვაფლის ზედაპირსა და იდეალურ ბრტყელ სიბრტყეს შორის გადახრას, რომელიც, როგორც წესი, μm-ში იზომება. ზედმეტი ხრალობის მქონე ვაფლებმა შეიძლება გატყდეს ან განიცადონ არათანაბარი დატვირთვა შემდგომი დამუშავების დროს, რაც გავლენას ახდენს წარმოების ეფექტურობასა და პროდუქტის ხარისხზე. განსაკუთრებით ისეთ პროცესებში, რომლებიც მაღალ სიბრტყეს მოითხოვს, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია, ხრა უნდა კონტროლდებოდეს კონკრეტულ დიაპაზონში, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ფოტოლითოგრაფიული ნიმუშის სიზუსტე და თანმიმდევრულობა.

დეფორმაცია: დეფორმაცია მიუთითებს ვაფლის ზედაპირსა და იდეალურ სფერულ ფორმას შორის გადახრაზე, რომელიც ასევე იზომება μm-ში. თაღის მსგავსად, დეფორმაცია ვაფლის სიბრტყის მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია. ზედმეტი დეფორმაცია არა მხოლოდ გავლენას ახდენს ვაფლის დამუშავების მოწყობილობაში განლაგების სიზუსტეზე, არამედ შეიძლება გამოიწვიოს პრობლემები ჩიპის შეფუთვის პროცესში, როგორიცაა ჩიპსა და შესაფუთ მასალას შორის ცუდი შეერთება, რაც თავის მხრივ გავლენას ახდენს მოწყობილობის საიმედოობაზე. მაღალი კლასის ნახევარგამტარების წარმოებაში, დეფორმაციის მოთხოვნები უფრო მკაცრი ხდება ჩიპების წარმოებისა და შეფუთვის მოწინავე პროცესების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

კიდის პროფილი: ვაფლის კიდის პროფილი კრიტიკულად მნიშვნელოვანია მისი შემდგომი დამუშავებისა და დამუშავებისთვის. ის, როგორც წესი, განისაზღვრება კიდის გამორიცხვის ზონით (EEZ), რომელიც განსაზღვრავს ვაფლის კიდიდან მანძილს, სადაც დამუშავება არ არის დაშვებული. სწორად შემუშავებული კიდის პროფილი და ზუსტი EEZ კონტროლი ხელს უწყობს კიდის დეფექტების, დაძაბულობის კონცენტრაციის და სხვა პრობლემების თავიდან აცილებას დამუშავების დროს, რაც აუმჯობესებს ვაფლის საერთო ხარისხს და მოსავლიანობას. ზოგიერთ მოწინავე წარმოების პროცესში კიდის პროფილის სიზუსტე უნდა იყოს მიკრონულ დონეზე.

ნაწილაკების რაოდენობა: ვაფლის ზედაპირზე ნაწილაკების რაოდენობა და ზომის განაწილება მნიშვნელოვნად მოქმედებს მიკროელექტრონული მოწყობილობების მუშაობაზე. ჭარბმა ან დიდმა ნაწილაკებმა შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის გაუმართაობა, როგორიცაა მოკლე ჩართვა ან გაჟონვა, რაც ამცირებს პროდუქტის მოსავლიანობას. ამიტომ, ნაწილაკების რაოდენობა, როგორც წესი, იზომება ნაწილაკების ერთეულ ფართობზე დათვლით, მაგალითად, 0.3 მკმ-ზე მეტი ზომის ნაწილაკების რაოდენობით. ვაფლის წარმოების დროს ნაწილაკების რაოდენობის მკაცრი კონტროლი პროდუქტის ხარისხის უზრუნველყოფის აუცილებელი ზომაა. ვაფლის ზედაპირზე ნაწილაკების დაბინძურების მინიმიზაციისთვის გამოიყენება მოწინავე გამწმენდი ტექნოლოგიები და სუფთა საწარმოო გარემო.

დაკავშირებული წარმოება

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

FZ CZ Si ვაფლი მარაგშია 12 დიუმიანი სილიკონის ვაფლი Prime ან Test