Pooljuhtide tööstuse õitsvas arenguprotsessis poleeritud monokristallränivahvlidmängivad olulist rolli. Need on mitmesuguste mikroelektroonikaseadmete tootmise põhimaterjaliks. Alates keerukatest ja täpsetest integraallülitustest kuni kiirete mikroprotsessorite ja multifunktsionaalsete anduriteni, poleeritud monokristallideniränivahvlidon olulised. Nende jõudluse ja spetsifikatsioonide erinevused mõjutavad otseselt lõpptoodete kvaliteeti ja jõudlust. Allpool on toodud poleeritud monokristalliliste räniplaatide levinumad spetsifikatsioonid ja parameetrid:

Läbimõõt: Pooljuhtivate monokristalliliste räniplaatide suurust mõõdetakse nende läbimõõdu järgi ja neid on saadaval mitmesuguste spetsifikatsioonidega. Levinud läbimõõtude hulka kuuluvad 2 tolli (50,8 mm), 3 tolli (76,2 mm), 4 tolli (100 mm), 5 tolli (125 mm), 6 tolli (150 mm), 8 tolli (200 mm), 12 tolli (300 mm) ja 18 tolli (450 mm). Erinevad läbimõõdud sobivad erinevate tootmisvajaduste ja protsessinõuete jaoks. Näiteks väiksema läbimõõduga plaate kasutatakse tavaliselt spetsiaalsete väikesemahuliste mikroelektroonikaseadmete jaoks, samas kui suurema läbimõõduga plaadid näitavad suuremat tootmistõhusust ja kulueeliseid suuremahulise integraallülituste tootmise puhul. Pinnanõuded liigitatakse ühepoolselt poleeritud (SSP) ja kahepoolselt poleeritud (DSP) plaatideks. Ühepoolselt poleeritud plaate kasutatakse seadmete jaoks, mis vajavad ühelt poolt suurt tasasust, näiteks teatud andurid. Kahepoolselt poleeritud plaate kasutatakse tavaliselt integraallülituste ja muude toodete jaoks, mis nõuavad mõlemal pinnal suurt täpsust. Pinna nõuded (viimistlus): Ühelt poolt poleeritud SSP / Kahelt poolt poleeritud DSP.

Tüüp/lisand: (1) N-tüüpi pooljuht: Kui sisemisse pooljuhti viiakse teatud lisandi aatomid, muutuvad selle juhtivus. Näiteks kui lisatakse pentavalentseid elemente nagu lämmastik (N), fosfor (P), arseen (As) või antimon (Sb), moodustavad nende valentselektronid kovalentsed sidemed ümbritsevate räni aatomite valentselektronidega, jättes järele lisaelektroni, mis ei ole kovalentse sidemega seotud. Selle tulemuseks on elektronide kontsentratsioon, mis on suurem kui augu kontsentratsioon, moodustades N-tüüpi pooljuhi, mida tuntakse ka elektrontüüpi pooljuhina. N-tüüpi pooljuhid on olulised tootmisseadmetes, mis vajavad elektrone peamiste laengukandjatena, näiteks teatud jõuseadmetes. (2) P-tüüpi pooljuht: Kui räni pooljuhti viiakse kolmevalentseid lisandi elemente nagu boor (B), gallium (Ga) või indium (In), moodustavad lisandi aatomite valentselektronid kovalentsed sidemed ümbritsevate räni aatomitega, kuid neil puudub vähemalt üks valentselektron ja nad ei saa moodustada täielikku kovalentset sidet. See viib aukude kontsentratsioonini, mis on suurem kui elektronide kontsentratsioon, moodustades P-tüüpi pooljuhi, tuntud ka kui auk-tüüpi pooljuht. P-tüüpi pooljuhtidel on võtmeroll seadmete valmistamisel, kus augud toimivad peamiste laengukandjatena, näiteks dioodidel ja teatud transistoridel.

Eritakistus: Eritakistus on peamine füüsikaline suurus, mis mõõdab poleeritud monokristalliliste räniplaatide elektrijuhtivust. Selle väärtus peegeldab materjali juhtivusomadusi. Mida madalam on eritakistus, seda parem on räniplaadi juhtivus; vastupidi, mida suurem on eritakistus, seda halvem on juhtivus. Räniplaatide eritakistus määratakse nende loomupäraste materjaliomaduste järgi ja temperatuuril on samuti oluline mõju. Üldiselt suureneb räniplaatide eritakistus temperatuuriga. Praktilistes rakendustes on erinevatel mikroelektroonikaseadmetel räniplaatidele erinevad eritakistusnõuded. Näiteks integraallülituste tootmisel kasutatavad plaadid vajavad seadme stabiilse ja usaldusväärse jõudluse tagamiseks täpset eritakistuse juhtimist.

Orientatsioon: Kiibi kristalli orientatsioon esindab ränivõre kristalograafilist suunda, mida tavaliselt täpsustatakse Milleri indeksite abil, näiteks (100), (110), (111) jne. Erinevatel kristalli orientatsioonidel on erinevad füüsikalised omadused, näiteks joontihedus, mis varieerub orientatsioonist olenevalt. See erinevus võib mõjutada kiibi jõudlust järgnevates töötlemisetappides ja mikroelektroonikaseadmete lõplikku jõudlust. Tootmisprotsessis saab erinevate seadmenõuete jaoks sobiva orientatsiooniga ränikiibi valimisega optimeerida seadme jõudlust, parandada tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti.

Tasane serv/sälk: Ränivahvli ümbermõõdul olev tasane serv (tasane serv) või V-kujuline sälk (sälk) mängib kristalli orientatsiooni joondamisel kriitilist rolli ning on oluline identifikaator vahvli tootmisel ja töötlemisel. Erineva läbimõõduga vahvlid vastavad tasase või sälgu pikkuse osas erinevatele standarditele. Joondusservad liigitatakse primaarseks ja sekundaarseks tasaseks pinduks. Primaarset tasast pindu kasutatakse peamiselt vahvli põhilise kristalli orientatsiooni ja töötlemisviite määramiseks, samas kui sekundaarne tasane pind aitab kaasa täpsele joondamisele ja töötlemisele, tagades vahvli täpse töö ja järjepidevuse kogu tootmisliinil.

Paksus: Kiibi paksust mõõdetakse tavaliselt mikromeetrites (μm), kusjuures tavaline paksus jääb vahemikku 100 μm kuni 1000 μm. Erineva paksusega kiibid sobivad erinevat tüüpi mikroelektroonikaseadmetele. Õhemaid kiipe (nt 100 μm – 300 μm) kasutatakse sageli kiipide tootmisel, mis nõuab ranget paksuse kontrolli, vähendades kiibi suurust ja kaalu ning suurendades integreerimistihedust. Paksemaid kiipe (nt 500 μm – 1000 μm) kasutatakse laialdaselt seadmetes, mis vajavad suuremat mehaanilist tugevust, näiteks võimsuspooljuhtseadised, et tagada stabiilsus töö ajal.

Pinna karedus: Pinna karedus on üks peamisi parameetreid kiibi kvaliteedi hindamisel, kuna see mõjutab otseselt kiibi ja sellele järgnevalt sadestatud õhukeste kilematerjalide vahelist adhesiooni, samuti seadme elektrilist jõudlust. Seda väljendatakse tavaliselt ruutkeskmise (RMS) karedusväärtusena (nm). Väiksem pinna karedus tähendab, et kiibi pind on siledam, mis aitab vähendada selliseid nähtusi nagu elektronide hajumine ning parandab seadme jõudlust ja töökindlust. Täiustatud pooljuhtide tootmisprotsessides muutuvad pinna karedusnõuded üha rangemaks, eriti tipptasemel integraallülituste tootmisel, kus pinna karedus tuleb kontrollida mõne nanomeetri või isegi madalama täpsusega.

Kogupaksuse varieerumine (TTV): Kogupaksuse varieerumine viitab erinevusele maksimaalse ja minimaalse paksuse vahel, mõõdetuna kiibi pinnal mitmes punktis, tavaliselt väljendatuna μm-des. Kõrge TTV võib põhjustada kõrvalekaldeid sellistes protsessides nagu fotolitograafia ja söövitamine, mõjutades seadme jõudluse järjepidevust ja saagist. Seetõttu on TTV kontrollimine kiibi tootmise ajal toote kvaliteedi tagamise oluline samm. Ülitäpsete mikroelektroonikaseadmete tootmisel peab TTV olema tavaliselt mõne mikromeetri piires.

Painutus: Painutus viitab plaadi pinna ja ideaalse tasapinna vahelisele hälbele, mida tavaliselt mõõdetakse μm-des. Liigse paindumisega vahvlid võivad järgneva töötlemise ajal puruneda või ebaühtlase pinge all kannatada, mis mõjutab tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti. Eriti protsessides, mis nõuavad suurt tasasust, näiteks fotolitograafias, tuleb paindumist kontrollida kindlas vahemikus, et tagada fotolitograafilise mustri täpsus ja järjepidevus.

Deformatsioon: Deformatsioon näitab kõrvalekallet kiibi pinna ja ideaalse sfäärilise kuju vahel, mõõdetuna samuti μm-des. Sarnaselt kaarele on deformatsioon oluline näitaja kiibi tasapinnalisusest. Liigne deformatsioon mõjutab mitte ainult kiibi paigutuse täpsust töötlemisseadmetes, vaid võib põhjustada probleeme ka kiibi pakkimisprotsessi ajal, näiteks kiibi ja pakkematerjali vahelist halba nakkuvust, mis omakorda mõjutab seadme töökindlust. Tipptasemel pooljuhtide tootmises muutuvad deformatsiooninõuded üha rangemaks, et vastata täiustatud kiibitootmis- ja pakendamisprotsesside nõudmistele.

Servaprofiil: Kiibi servaprofiil on selle edasise töötlemise ja käsitsemise jaoks kriitilise tähtsusega. Tavaliselt määratakse see serva välistamise tsooni (EEZ) abil, mis määrab kauguse kiibi servast, kus töötlemine on lubatud. Õigesti kujundatud servaprofiil ja täpne EEZ-i kontroll aitavad vältida servadefekte, pingekontsentratsioone ja muid probleeme töötlemise ajal, parandades kiibi üldist kvaliteeti ja saagikust. Mõnes täiustatud tootmisprotsessis on nõutav servaprofiili täpsus alla mikroni.

Osakeste arv: Kiibi pinnal olevate osakeste arv ja suurusjaotus mõjutavad oluliselt mikroelektroonikaseadmete jõudlust. Liigne või suur osakeste arv võib põhjustada seadme rikkeid, näiteks lühiseid või lekkeid, vähendades toote saagist. Seetõttu mõõdetakse osakeste arvu tavaliselt osakeste loendamisega pindalaühiku kohta, näiteks osakeste arv, mis on suuremad kui 0,3 μm. Osakeste arvu range kontroll kiibi tootmise ajal on toote kvaliteedi tagamiseks oluline meede. Kiibi pinnal olevate osakeste saastumise minimeerimiseks kasutatakse täiustatud puhastustehnoloogiaid ja puhast tootmiskeskkonda.

Seotud tootmine

Monokristalliline ränivahvel Si-substraadi tüüp N/P Valikuline ränikarbiidist vahvel

FZ CZ Si vahvel laos 12-tolline silikoonvahvel Prime või Test