Wafer tillverkning

Allt eftersom tekniken går framåt, efterfrågan påoblatfortsätter att stiga. För närvarande är de vanliga storlekarna av kiselwafers på den inhemska marknaden 100 mm, 150 mm och 200 mm. Öka diametern på kiseloblatkan minska tillverkningskostnaden för varje chip, vilket leder till en växande efterfrågan på 300 mm kiselskivor. Större diametrar ställer emellertid också strängare krav på nyckelparametrar, såsom platthet på skivans yta, kontroll av spårföroreningar, inre defekter och syrehalt. Följaktligen har wafertillverkning blivit ett primärt fokus för forskning inom flisproduktion.

Innan du går in i wafertillverkning är det viktigt att förstå den underliggande kristallstrukturen.

Skillnaden i den inre atomära organisationen av material är en avgörande faktor för att skilja mellan dem. Kristallina material, såsom kisel och germanium, har atomer arrangerade i en fast periodisk struktur, medan icke-kristallina material, som plast, saknar detta ordnade arrangemang. Kisel har dykt upp som det primära materialet för wafers på grund av dess unika struktur, gynnsamma kemiska egenskaper, naturliga överflöd och andra fördelar.

Kristallina material har två nivåer av atomär organisation. Den första nivån är strukturen hos enskilda atomer, som bildar en enhetscell som periodiskt upprepas genom hela kristallen. Den andra nivån hänvisar till det övergripande arrangemanget av dessa enhetsceller, känd som gitterstrukturen, där atomer upptar specifika positioner inom gittret. Antalet atomer i enhetscellen, deras relativa positioner och bindningsenergin mellan dem bestämmer materialets olika egenskaper. Kiselkristallstruktur kategoriseras som en diamantstruktur, sammansatt av två uppsättningar av ansiktscentrerade kubiska gitter förskjutna längs diagonalen med en fjärdedel av diagonallängden.

Egenskaperna för periodicitet och symmetri i kristaller kräver en enklare metod för att beskriva atomernas positioner snarare än att använda ett universellt tredimensionellt rektangulärt koordinatsystem. För att bättre beskriva atomfördelningen i en kristall baserat på dess gitterperiodicitet väljer vi en enhetscell enligt tre vägledande principer. Denna enhetscell återspeglar effektivt kristallens periodicitet och symmetri och fungerar som den minsta repeterande enheten. När atomkoordinaterna inom enhetscellen har bestämts kan vi enkelt sluta oss till de relativa positionerna för partiklarna i hela kristallen. Genom att etablera ett koordinatsystem baserat på enhetscellens tre kantvektorer kan vi förenkla processen att beskriva kristallstrukturen avsevärt.

Ett kristallplan definieras som en plan yta som bildas av arrangemanget av atomer, joner eller molekyler i en kristall. Omvänt hänvisar en kristallriktning till en specifik orientering av dessa atomära arrangemang.

Kristallplan representeras med Miller-index. Typiskt betecknar parenteser () kristallplan, hakparenteser [] indikerar kristallriktningar, vinkelparenteser <> betecknar familjer av kristallriktningar, och krulliga parenteser {} representerar familjer av kristallplan. Inom halvledartillverkning är de mest använda kristallplanen för kiselskivor (100), (110) och (111). Varje kristallplan har unika egenskaper, vilket gör dem lämpliga för olika produktionsprocesser.

Till exempel används (100) kristallplan övervägande vid tillverkning av MOS-enheter på grund av deras gynnsamma ytegenskaper, vilket underlättar kontroll över tröskelspänningen. Dessutom är skivor med (100) kristallplan lättare att hantera under bearbetning och har relativt plana ytor, vilket gör dem idealiska för att producera storskaliga integrerade kretsar. Däremot används (111) kristallplan, som har en högre atomdensitet och lägre tillväxtkostnader, ofta i bipolära anordningar. Dessa plan kan uppnås genom att noggrant hantera kristallriktningen under tillväxtprocessen genom att välja lämplig riktning för frökristallen.

Kristallplanet (100) är parallellt med Y-Z-axeln och skär X-axeln vid den punkt där enhetsvärdet är 1. Kristallplanet (110) skär både X- och Y-axeln, medan (111) kristallplanet skär alla tre axlarna: X, Y och Z.

I ett strukturellt perspektiv bildar (100) kristallplanet en kvadratisk form, medan (111) kristallplanet antar en triangulär form. På grund av variationerna i struktur mellan olika kristallplan, skiljer sig också sättet på vilket en wafer går sönder. Wafers orienterade längs <100> tenderar att brytas i kvadratiska former eller skapa brott i räta vinklar (90°), medan de som är orienterade längs <111> bryts i triangulära fragment.

Med tanke på de unika kemiska, elektriska och fysikaliska egenskaperna som är förknippade med de interna strukturerna hos kristaller, påverkar den specifika kristallorienteringen av en wafer avsevärt dess totala prestanda. Följaktligen är det avgörande att upprätthålla strikt kontroll över kristallorienteringen under beredningsprocessen.

Semicorex erbjuder hög kvalitethalvledarskivor. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com