Hej där! Som leverantör av 4-tums kiselwafers har jag fått många frågor om de stressrelaterade egenskaperna hos dessa små underverk. Så jag tänkte sätta mig ner och skriva ett blogginlägg för att dela med mig av vad jag vet.
Först och främst, låt oss prata om vad stress är i samband med silikonwafers. Spänningen i kiselskivor kan komma från en mängd olika källor, såsom termisk expansion och sammandragning under bearbetning, mekaniska krafter under hantering och till och med tillväxten av tunna filmer på skivans yta. Dessa spänningar kan ha en betydande inverkan på prestandan och tillförlitligheten hos de halvledarenheter som tillverkas på skivorna.
En av de viktigaste stressrelaterade egenskaperna hos 4-tums kiselwafers är deras förmåga att motstå termisk stress. Under halvledartillverkningsprocessen utsätts wafers för ett brett temperaturområde, från de höga temperaturer som används vid epitaxiell tillväxt och dopning till de relativt låga temperaturer som används i förpackningar. Den termiska expansionskoefficienten för kisel är relativt låg, vilket innebär att det expanderar och drar ihop sig mindre än många andra material när det värms eller kyls. Denna egenskap hjälper till att minimera den termiska spänningen som genereras i skivan under bearbetning, vilket minskar risken för sprickbildning eller skevhet.
En annan viktig spänningsrelaterad egenskap hos 4-tums kiselskivor är deras mekaniska styrka. Kisel är ett relativt sprött material, vilket gör att det kan spricka eller gå sönder under mekanisk påfrestning. Moderna tillverkningstekniker har dock gjort det möjligt att producera 4 tums kiselskivor med hög mekanisk hållfasthet. Detta uppnås genom en kombination av noggrann kontroll av kislets kristallstruktur och användning av avancerade polerings- och rengöringsprocesser för att avlägsna ytdefekter som kan fungera som spänningskoncentratorer.
Förutom termisk och mekanisk påfrestning kan 4-tums kiselskivor också påverkas av påfrestningar som orsakas av tillväxten av tunna filmer på deras yta. När en tunn film avsätts på en kiselskiva kan den skapa en spänning i skivan på grund av skillnader i de termiska expansionskoefficienterna för filmen och skivan. Denna påkänning kan få skivan att böjas eller böjas, vilket kan påverka prestandan hos de halvledaranordningar som är tillverkade på skivan. För att minimera detta problem använder tillverkare en mängd olika tekniker, såsom att deponera filmen vid en låg temperatur eller att använda ett buffertskikt mellan filmen och skivan för att minska spänningen.
Låt oss nu prata om hur dessa stressrelaterade egenskaper hos 4-tums kiselskivor kan påverka prestandan hos halvledarenheter. Ett av de huvudsakliga sätten att stress kan påverka enhetens prestanda är genom att orsaka förändringar i kislets elektriska egenskaper. Stress kan till exempel göra att kislets bandgap förändras, vilket kan påverka rörligheten för elektroner och hål i halvledaren. Detta kan leda till förändringar i enhetens elektriska ledningsförmåga, vilket kan påverka dess prestanda.
Stress kan också orsaka att defekter bildas i kiselgittret, såsom dislokationer och staplingsfel. Dessa defekter kan fungera som spridningscentrum för elektroner och hål, vilket minskar laddningsbärarnas rörlighet och ökar enhetens motstånd. Dessutom kan defekter också fungera som rekombinationscentra, vilket kan minska enhetens effektivitet genom att få elektroner och hål att rekombinera innan de kan bidra till den elektriska strömmen.
För att minimera effekterna av stress på enhetens prestanda använder halvledartillverkare en mängd olika tekniker, såsom stressteknik och defektteknik. Stressteknik innebär att man använder tekniker som jonimplantation och glödgning för att införa kontrollerade mängder stress i kiselskivan för att optimera enheternas prestanda. Defektteknik innebär att man använder tekniker som gettering och epitaxiell tillväxt för att minska antalet defekter i kiselgittret.
Så, där har du det! En kort översikt över de stressrelaterade egenskaperna hos 4-tums kiselskivor och hur de kan påverka prestandan hos halvledarenheter. Om du är på marknaden för 4-tums kiselwafers, rekommenderar jag att du kollar in vår4 tums silikonskiva (100 mm). Vi erbjuder också5 tums silikonskiva (125 mm)och12 tums Silicon Wafer (300 mm)om du behöver en annan storlek.
Om du har några frågor om våra produkter eller vill diskutera dina specifika krav, tveka inte att höra av dig. Vi hjälper alltid gärna till och ser fram emot att tillsammans med dig hitta rätt lösning för dina behov.
Referenser:
- "Semiconductor Physics and Devices" av Donald A. Neamen
- "Silicon Processing for the VLSI Era" av S. Wolf och RN Tauber
- "Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies" av M. Elwenspoek och R. Wiegerink