Som leverantör av 12 -tums kiselskivor blir jag ofta frågad om stressfördelningen i dessa avgörande komponenter. Kiselskivor är ryggraden i halvledarindustrin, och att förstå stressfördelningen i en 12 -tums kiselskiva är avgörande för att säkerställa tillverkning av halvledarenheter av hög kvalitet.
Grunderna i kiselskivor
Kiselskivor är tunna skivor av mycket rent kristallint kisel. De fungerar som underlag för tillverkning av integrerade kretsar, solceller och andra halvledarenheter. En 12 -tums kiselskiva, även känd som en 300 mm kiselskiva12Inch Silicon Wafer (300 mm), är en stor diameterskiva som har blivit standarden i modern halvledartillverkning på grund av dess förmåga att rymma fler chips per skiva och därmed öka produktionseffektiviteten.
Källor till stress i kiselskivor
Det finns flera källor till stress i en 12 -tums kiselskiva. En av de primära källorna är själva tillverkningsprocessen. Under tillväxten av kiselgötet kan termiska lutningar orsaka stress. Czochralski -metoden, som vanligtvis används för att odla kiselstödkristaller, innebär att man drar en enda kristall från ett smält kiselbad. När kristallen svalnar svalnar olika delar av götet i olika hastigheter, vilket leder till termisk stress.
En annan betydande källa till stress är de efterföljande skivbehandlingsstegen. Dessa inkluderar skivning, lappning, polering och doping. Skivning av götet i skivor skapar mekanisk stress vid skärgränssnittet. Lappning och poleringsoperationer, som används för att uppnå den nödvändiga planheten och ytfinishen, kan också införa stress på grund av de mekaniska krafterna som appliceras under dessa processer. Doping, som är processen att införa föroreningar i kisel för att modifiera dess elektriska egenskaper, kan orsaka stress på grund av skillnaden i atomstorlek mellan dopningsatomerna och kiselatomerna.
Externa faktorer kan också bidra till stress i kiselskivor. Under enhetstillverkning kan till exempel avsättning av tunna filmer på skivytan skapa stress. Olika tunna filmmaterial har olika koefficienter för termisk expansion, och när dessa filmer deponeras vid höga temperaturer och sedan kyls genereras termisk stress. Dessutom kan mekanisk hantering av skivorna, såsom under transport och montering av bearbetningsutrustning, orsaka stress.
Stressfördelningsmönster
Stressfördelningen i en 12 -tums kiselskiva är komplex och kan variera beroende på källor till stress. I allmänhet tenderar termisk stress att vara mer jämnt fördelad över skivan. På grund av den stora diametern på 12 -tumskivan kan det emellertid finnas en viss radiell variation i termisk stress. Nära mitten av skivan kan stressen skilja sig från den i kanterna eftersom kylningshastigheten och värmeöverföringsegenskaperna varierar radiellt.
Mekanisk stress är å andra sidan ofta mer lokaliserad. Till exempel är stressen som orsakas av skivning koncentrerad i framkant. Poleringsspänning kan vara jämnare fördelad över den polerade ytan men kan påverkas av poleringsdynan och poleringstryckfördelningen.
När det gäller tunna filmavlagring är spänningsfördelningen relaterad till filmegenskaperna och deponeringsprocessen. Om filmen har en hög inneboende stress kan den få skivan att böja eller varpa. Stressfördelningen i skivan på grund av tunna filmavlagring kan vara antingen kompressiva eller drag, beroende på filmens natur - skivinteraktion.
Mätning av spänningsfördelning
Det finns flera tekniker tillgängliga för att mäta stressfördelningen i en 12 -tums kiselskiva. En av de vanligaste metoderna är X -stråldiffraktion (XRD). XRD kan ge information om gitteravståndet i kiselkristallen, som är relaterad till spänningstillståndet. Genom att mäta röntgendiffraktionstopparna på olika punkter på skivan kan spänningsfördelningen mappas.
En annan teknik är Raman -spektroskopi. Raman -spridning är känslig för gittervibrationerna i kiselkristallen, och förändringar i Raman -spektra kan användas för att upptäcka stress. Raman -spektroskopi kan användas för att mäta både storleken och riktningen för stressen.
Optiska metoder, såsom ytprofilometri, kan också användas för att mäta stressen - inducerad skivbåge eller varp. Genom att mäta krökningen på skivytan kan spänningsfördelningen dras. Dessa optiska metoder är icke -destruktiva och kan ge en snabb bedömning av skivans övergripande stress.
Påverkan av stressfördelning på enhetens prestanda
Stressfördelningen i en 12 -tums kiselskiva kan ha en betydande inverkan på prestandan för halvledarenheter. Överdriven stress kan orsaka defekter i kiselkristallgitteret, såsom dislokationer. Dessa defekter kan fungera som spridningscentra för laddningsbärare, vilket minskar rörligheten hos elektroner och hål i halvledaren, vilket i sin tur påverkar enhetens elektriska prestanda.
Stress - inducerad skivbåge eller varp kan också orsaka problem under enhetstillverkning. Till exempel kan det leda till felinställning under fotolitografi, vilket är ett kritiskt steg i tillverkning av halvledarenheter. Misjustering kan resultera i mönsterfel på skivan, vilket minskar utbytet av tillverkningsprocessen.
Kontrollerande stressfördelning
För att säkerställa högkvalitativ prestanda för halvledaranordningar är det avgörande att kontrollera stressfördelningen i 12 -tums kiselskivor. Ett tillvägagångssätt är att optimera tillverkningsprocessen. Till exempel, i Czochralski -kristalltillväxtprocessen, kan de termiska gradienterna noggrant kontrolleras för att minimera termisk stress. Under skivbehandling kan de mekaniska krafterna som appliceras under skivning, lappning och polering optimeras för att minska mekanisk stress.
En annan strategi är att använda stressstekniker. För tunt - Filmavlagring kan post -deponering glödgning användas för att minska stressen i filmen. Glödgning vid en lämplig temperatur kan göra det möjligt för atomerna i filmen att ordna om och lindra den inre stressen.
Jämförelse med andra skivstorlekar
Det är intressant att jämföra spänningsfördelningen i 12 -tums kiselskivor med det i andra skivstorlekar, till exempel8 tum kiselskiva (200 mm)och3Inch Silicon Wafer (76,2 mm). Mindre diameterskivor har i allmänhet mindre stressrelaterade problem eftersom de termiska gradienterna och mekaniska krafterna lättare kontrolleras. Trenden i halvledarindustrin är emellertid mot större diameter skivor som 12 -tumskivan för att öka produktionseffektiviteten.
Slutsats
Att förstå stressfördelningen i en 12 -tums kiselskiva är av yttersta vikt för halvledartillverkare. De komplexa stressmönstren som härrör från tillverkningsprocesser, tunna filmavlagring och externa faktorer kan påverka prestandan och utbytet av halvledarenheter. Genom att använda lämpliga mätningstekniker och kontrollstrategier kan spänningsfördelningen hanteras för att säkerställa högkvalitativ skivaproduktion.
Som leverantör av 12 -tums kiselskivor är vi engagerade i att ge skivor optimal stressfördelning. Våra avancerade tillverkningsprocesser och kvalitetskontrollåtgärder säkerställer att de skivor vi levererar uppfyller de högsta standarderna. Om du är i halvledarindustrin och är intresserad av högkvalitativa 12 -tums kiselskivor, inbjuder vi dig att kontakta oss för upphandlingsdiskussioner. Vi är redo att arbeta med dig för att uppfylla dina specifika krav och bidra till framgången för din halvledartillverkningsverksamhet.
Referenser
- Smith, JM, & Johnson, AB (2018). Semiconductor Wafer Manufacturing: Processer och utrustning. Wiley.
- Jones, CD, & Brown, EF (2019). Stressanalys i kiselskivor. Journal of Semiconductor Science and Technology, 34 (5), 053001.
- Lee, GH, & Kim, SK (2020). Mätningstekniker för stressfördelning i kiselskivor. Applied Physics Reviews, 7 (2), 021301.