การผลิตเวเฟอร์

เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าความต้องการเวเฟอร์ยังคงเพิ่มขึ้น ปัจจุบันขนาดเวเฟอร์ซิลิคอนหลักในตลาดภายในประเทศคือ 100 มม. 150 มม. และ 200 มม. การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของซิลิกอนเวเฟอร์สามารถลดต้นทุนการผลิตชิปแต่ละตัวได้ ส่งผลให้ความต้องการเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 300 มม. เพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่ายังกำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับพารามิเตอร์หลัก เช่น ความเรียบของพื้นผิวเวเฟอร์ การควบคุมสิ่งเจือปนปริมาณเล็กน้อย ข้อบกพร่องภายใน และปริมาณออกซิเจน ด้วยเหตุนี้ การผลิตแผ่นเวเฟอร์จึงกลายเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยในการผลิตชิป

ก่อนที่จะเจาะลึกการผลิตเวเฟอร์ จำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างผลึกที่ซ่อนอยู่ก่อน

ความแตกต่างในการจัดระเบียบอะตอมภายในของวัสดุเป็นปัจจัยสำคัญในการแยกแยะความแตกต่างระหว่างวัสดุเหล่านั้น วัสดุที่เป็นผลึก เช่น ซิลิคอนและเจอร์เมเนียม มีอะตอมจัดเรียงอยู่ในโครงสร้างที่เป็นคาบคงที่ ในขณะที่วัสดุที่ไม่ใช่ผลึก เช่น พลาสติก ไม่มีการจัดเรียงตามลำดับนี้ ซิลิคอนกลายเป็นวัสดุหลักสำหรับเวเฟอร์เนื่องจากมีโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ คุณสมบัติทางเคมีที่ดี ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ และข้อดีอื่นๆ

วัสดุผลึกมีการจัดเรียงอะตอมสองระดับ ระดับแรกคือโครงสร้างของแต่ละอะตอม ก่อตัวเป็นเซลล์หน่วยที่ทำซ้ำเป็นระยะๆ ทั่วทั้งคริสตัล ระดับที่สองหมายถึงการจัดเรียงโดยรวมของเซลล์หน่วยเหล่านี้ เรียกว่าโครงสร้างขัดแตะ ซึ่งอะตอมครอบครองตำแหน่งเฉพาะภายในขัดแตะ จำนวนอะตอมในเซลล์หน่วย ตำแหน่งสัมพัทธ์ และพลังงานยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมเหล่านี้จะกำหนดคุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุ โครงสร้างผลึกซิลิคอนจัดอยู่ในประเภทโครงสร้างเพชร ซึ่งประกอบด้วยโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางใบหน้าสองชุดซึ่งชดเชยตามแนวทแยงด้วยหนึ่งในสี่ของความยาวแนวทแยง

คุณลักษณะของความเป็นคาบและความสมมาตรในผลึกจำเป็นต้องมีวิธีการที่ง่ายกว่าในการอธิบายตำแหน่งของอะตอม แทนที่จะใช้ระบบพิกัดสี่เหลี่ยมสามมิติสากล เพื่ออธิบายการกระจายตัวของอะตอมในคริสตัลได้ดีขึ้นโดยพิจารณาจากคาบของโครงตาข่าย เราจะเลือกเซลล์หนึ่งหน่วยตามหลักการชี้นำสามประการ เซลล์หน่วยนี้สะท้อนช่วงเวลาและความสมมาตรของคริสตัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำหน้าที่เป็นหน่วยการทำซ้ำที่เล็กที่สุด เมื่อพิกัดอะตอมภายในเซลล์หน่วยถูกกำหนดแล้ว เราก็สามารถอนุมานตำแหน่งสัมพัทธ์ของอนุภาคทั่วทั้งคริสตัลได้อย่างง่ายดาย ด้วยการสร้างระบบพิกัดตามเวกเตอร์ขอบทั้งสามของเซลล์หน่วย เราจึงสามารถลดความซับซ้อนของกระบวนการอธิบายโครงสร้างผลึกได้อย่างมีนัยสำคัญ

ระนาบคริสตัลหมายถึงพื้นผิวเรียบที่เกิดจากการจัดเรียงอะตอม ไอออน หรือโมเลกุลภายในคริสตัล ในทางกลับกัน ทิศทางของคริสตัลหมายถึงการวางแนวเฉพาะของการจัดเรียงอะตอมเหล่านี้

ระนาบคริสตัลแสดงโดยใช้ดัชนีมิลเลอร์ โดยทั่วไป วงเล็บ () หมายถึงระนาบคริสตัล วงเล็บเหลี่ยม [] หมายถึงทิศทางของคริสตัล วงเล็บมุม <> หมายถึงตระกูลของทิศทางของคริสตัล และวงเล็บปีกกา {} แสดงถึงตระกูลของระนาบคริสตัล ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ระนาบคริสตัลที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนคือ (100), (110) และ (111) ระนาบคริสตัลแต่ละอันมีลักษณะเฉพาะ ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น เครื่องบินคริสตัล (100) ลำถูกใช้เป็นส่วนใหญ่ในการผลิตอุปกรณ์ MOS เนื่องจากคุณสมบัติพื้นผิวที่ดี ซึ่งอำนวยความสะดวกในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ นอกจากนี้ เวเฟอร์ที่มีระนาบคริสตัล (100) ยังสามารถจัดการได้ง่ายกว่าในระหว่างการประมวลผลและมีพื้นผิวที่ค่อนข้างเรียบ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตวงจรรวมขนาดใหญ่ ในทางตรงกันข้าม ระนาบคริสตัล (111) ซึ่งมีความหนาแน่นของอะตอมสูงกว่าและมีต้นทุนการเติบโตต่ำกว่า มักใช้ในอุปกรณ์ไบโพลาร์ ระนาบเหล่านี้สามารถทำได้โดยการจัดการทิศทางของผลึกอย่างระมัดระวังในระหว่างกระบวนการเติบโตโดยการเลือกทิศทางที่เหมาะสมของผลึกเมล็ด

ระนาบคริสตัล (100) ขนานกับแกน Y-Z และตัดแกน X ณ จุดที่ค่าหน่วยเป็น 1 ระนาบคริสตัล (110) ตัดกันทั้งแกน X และ Y ในขณะที่ระนาบคริสตัล (111) ตัดกัน ทั้งสามแกน: X, Y และ Z

ในมุมมองเชิงโครงสร้าง เครื่องบินคริสตัล (100) ก่อตัวเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม ในขณะที่ระนาบคริสตัล (111) มีรูปร่างเป็นรูปสามเหลี่ยม เนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างระหว่างระนาบคริสตัลที่แตกต่างกัน ลักษณะการแตกของเวเฟอร์จึงแตกต่างกันเช่นกัน เวเฟอร์ที่เรียงตาม <100> มีแนวโน้มที่จะแตกออกเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมหรือทำให้เกิดรอยแตกที่มุมขวา (90°) ในขณะที่เวเฟอร์ที่เรียงตาม <111> จะแตกออกเป็นชิ้นสามเหลี่ยม

ด้วยคุณสมบัติทางเคมี ไฟฟ้า และกายภาพอันเป็นเอกลักษณ์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างภายในของคริสตัล การวางแนวคริสตัลเฉพาะของเวเฟอร์จึงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวม ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรักษาการควบคุมการวางแนวคริสตัลอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการเตรียมการ

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์- หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com