Пластины
Обзор
Полупроводниковая пластина — это полуфабрикат, предназначенный для дальнейшего производства микросхем и полупроводниковых приборов.
Полупроводниковые пластины являются основой в микроэлектронном производстве и смежных областях основой для конечного продукта (микросхема, МЭМС-сенсор, микрофлюидное устройство и т.п.).От чистоты и бездефектности пластин зависят качество последующих операций и функциональные возможности конечного изделия.
Стандартные размеры полупроводниковых пластин
Диаметр пластин во многом определяет стоимость конечных изделий. Современные массовые производства переходят на диаметр 450 мм для монокристаллического кремния. В то же время, предприятия, специализирующиеся на НИОКР, до сих пор активно используют пластины диаметром 100 и 150 мм.
Диаметр круглой пластины:
- 1 дюйм.
- 2 дюйма (50,8 мм). Толщина 275 мкм.
- 3 дюйма (76,2 мм). Толщина 375 мкм.
- 4 дюйма (100 мм). Толщина 525 мкм.
- 5 дюймов (127 мм) и 125 мм (4.9 дюйм). Толщина 625 мкм.
- 5,9 дюйма (150 мм, часто называются «6 дюймов»). Толщина 675 мкм.
- 7,9 дюйма (200 мм, часто называются «8 дюймов»). Толщина 725 мкм.
- 11,8 дюйма (300 мм, часто называются «12 дюймов» или «Пластина размером с пиццу»). Толщина 775 мкм.
- 18 дюймов (450 мм). Толщина 925 мкм (ожидается).
Диаметр пластин во многом определяет стоимость конечных изделий. Современные массовые производства переходят на диаметр 450 мм для монокристаллического кремния и 200 мм для арсенида галлия, поскольку на таких пластинах можно разместить очень много одинаковых кристаллов. В то же время, предприятия, специализирующиеся на НИОКР, до сих пор активно используют пластины диаметром 100 и 150 мм.
Технология производства, параметры и материалы полупроводниковых пластин
Большая часть микросхем производится на основе пластин монокристаллического кремния (Si), либо эпитаксиальные пластины кремния (Epi Si). Когда требуется получение более высокого быстродействия и стойкости к внешним электромагнитным воздействиям, используются пластины кремний-на-изоляторе (КНИ, Silicon on Insulator – SOI). Акустические устройства и пьезоэлектрические резонаторы изготавливаются на основе пластин монокристаллического кварца. Аморфный кварц (Fused silica) находит широкое применение как временный носитель в технологиях, использующих экстремально тонкие пластины, а также как основа для различных сенсоров. Пластины из стекла активно используются в производстве МЭМС, МОЭМС и оптоэлектронных устройств.
Для создания функциональных слоёв на поверхности пластин и в их объёме используются сложнейшие методы ионной имплантации, диффузии, фотолитографии, напыления, жидкостного и плазменного травления и прочие. Качество и воспроизводимость данных операций зависит от качества используемых пластин. Предельно важно, чтобы полупроводниковые пластины имели правильную геометрию, потому что это особенно критично в процессах фотолитографии. Все механические и химические свойства пластин должны быть сбалансированы таким образом, чтобы пластина могла подвергнуться большому числу технологических процессов, каждый из которых обладает определённой чувствительностью к свойствам используемых пластин.