Ολοκληρωμένη ανάλυση των παραμέτρων των κυψελών πυριτίου: από τα βασικά μέχρι τις εφαρμογές

Ι. Εισαγωγή

Τα πλακάκια πυριτίου αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο της βιομηχανίας ημιαγωγών, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή τσιπ, φωτοβολταϊκών, MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), και πολλά άλλα.Η απόδοσή τους επηρεάζει άμεσα την απόδοσηΈτσι, η κατανόηση των παραμέτρων των πλακών πυριτίου είναι κρίσιμη για τους επαγγελματίες σε συναφείς τομείς.Αυτό το άρθρο παρέχει λεπτομερή επισκόπηση των χαρακτηριστικών των πλακών πυριτίου, συμπεριλαμβανομένης της κρυστάλλινης δομής, των γεωμετρικών διαστάσεων, της ποιότητας της επιφάνειας, των ηλεκτρικών ιδιοτήτων, των μηχανικών επιδόσεων και των πρακτικών εφαρμογών.

Κατασκευή ημιαγωγών πλακιδίων

ΙΙ. Βασικές έννοιες και ταξινόμηση των πλακών πυριτίου

1Ορισμός των κυψελών πυριτίου

Τα πλακάκια πυριτίου είναι λεπτές φέτες μονοκρυσταλλικού πυριτίου που παράγονται μέσω διαδικασιών κοπής, άλεσης και γυαλισμού.Οπτικοηλεκτρονικές συσκευές, κλπ. Με βάση τις μεθόδους παραγωγής και τις εφαρμογές, οι πλακέτες πυριτίου ταξινομούνται ως:

· Κουφέλες CZ (Czochralski):Υψηλής καθαρότητας, ομοιόμορφη μονοκρυσταλλική πυρίτιο για ακριβή IC.

· Φύλλα FZ (πλωτές ζώνες):Υπερ-χαμηλή πυκνότητα εκτόξευσης, ιδανική για προηγμένα τσιπ κόμβων.

· Πολυκρυσταλλικές βάφλες:Αποτελεσματική από άποψη κόστους για μαζική παραγωγή (π.χ. ηλιακά κύτταρα).

· Υποστρώματα ζαφείριου:Δεν είναι από πυρίτιο αλλά χρησιμοποιείται σε LED λόγω της υψηλής σκληρότητας και θερμικής σταθερότητας.

Τα 8 ιντσικά πλακάκια πυριτίου της ZMSH

ΙΙΙ. Βασικές παραμέτρους των κυψελών πυριτίου

1Γεωμετρικές διαστάσεις

· Πλούτος: κυμαίνεται από 200μm έως 750μm (αντοχή ± 2μm).

· Διαμέτρου: το πρότυπο είναι 300 mm· οι προηγμένες πλάκες μπορούν να χρησιμοποιούν 450 mm ή 600 mm.

· Συνολική διακύμανση πάχους (TTV): κρίσιμη για την ομοιομορφία, συνήθως ≤3μm.

Χάρτης κατανομής των σημείων δοκιμής για το μη φυσιολογικό πάχος των πλακών πυριτίου

2. Ποιότητα επιφάνειας

· Ακατέργαστη επιφάνεια: < 0,2 nm RMS για λιθογραφία υψηλής ακρίβειας.

· Ελαττώματα: γρατζουνιές (< 50μm μήκος), λάκκοι (< 0,3μm βάθος), μόλυνση από σωματίδια (< 0,1μm).

Ανίχνευση ελαττωμάτων επιφάνειας σε πλακίδια πυριτίου

· Καθαρότητα: κατάλοιπα μετάλλων < 10 ppm για την αποφυγή μόλυνσης της συσκευής.

3Ηλεκτρικές ιδιότητες

· Αντίσταση:

- CZ: 0,001·100 Ω·cm.

- FZ: 100·20.000 Ω·cm (για συσκευές υψηλής ισχύος).

· Ζωή φορέα: > 100μs για βέλτιστες επιδόσεις.

· Τύπος ντόπινγκ: τύπου P, τύπου N ή εγγενής (μη ντόπινγκ) για προσαρμοσμένη αγωγιμότητα.

4Κρυστάλλινη ποιότητα

· Πυκνότητα εξάρθρωσης: < 100 cm−2 για υψηλής ποιότητας πλάκες.

· Περιεκτικότητα σε οξυγόνο: 107·108 άτομα/cm3 (επηρεάζει τη θερμική σταθερότητα).

· Μικροελαττώματα: πρέπει να ελαχιστοποιούνται οι μικροσκέπανοι, τα κενά και οι ακαθαρσίες των μετάλλων.

5Μηχανικές ιδιότητες

· Κύψος: ≤ 20μm (αποκλίση επίπεδης).

· Διάταξη: ≤ 30μm (παγκόσμια μη επίπεδης).

· Δυνατότητα κάμψης: κρίσιμη για την αντοχή κατά την κοπή/τρίψιμο.

6. Συμβατότητα διαδικασιών

· Γωνία διακοπής: Συνήθως < 7° για ομοιόμορφη επιταξιακή ανάπτυξη.

· Κρυστάλλινος προσανατολισμός: π.χ. (111) για ανθεκτική σε χαρακτικές λιθογραφία.

· Μέθοδοι κατασκευής: μονο-/διπλόπλευρη γυάλωση, υπεραπλή/πλέκη επεξεργασία, τεμαχισμός, τρυπήματα και διαμόρφωση προφίλ άκρων.

Διαδικασία παραγωγής πλακών πυριτίου

IV. Αιτήσεις

1Ηλεκτρονικά κυκλώματα ημιαγωγών:Οι παράμετροι των κυψελών (warp, αντίσταση, μόλυνση μετάλλων) καθορίζουν την απόδοση του τσιπ.

2Φωτοβολταϊκά:Τα πολυκρυσταλλικά πλακίδια κυριαρχούν στα ηλιακά κύτταρα, το πάχος και η ποιότητα της επιφάνειας επηρεάζουν την αποδοτικότητα.

3ΜΕΜΣ:Η επιφάνεια και η μηχανική ακρίβεια καθορίζουν την αξιοπιστία του αισθητήρα/ενεργοποιητή.

4Ανιχνευτές σωματιδίων:Η φυσική υψηλών ενεργειών βασίζεται στο πάχος των πλακών και στην χωρική ανάλυση.

V. Μελλοντικές τάσεις

· Μικρότεροι κόμβοι:Λιγότερες πλάκες για προηγμένα IC.

· Στενότερες ανοχές:Βελτιωμένη επιφανειακή/γεωμετρική ακρίβεια.

· Εναλλακτικά υλικά:Ζαφείρι, SiC για εφαρμογές.

· Έξυπνη κατασκευή:Βελτιστοποίηση διαδικασιών με βάση την ΤΝ.

VI. Συμπεράσματα

Τα πλακάκια πυριτίου είναι καθοριστικής σημασίας για την καινοτομία των ημιαγωγών.Συνεργασία με εμπειρογνώμονες όπως η ZMSH, προσφέροντας εξατομίκευση ακριβείας, ολοκληρωμένος έλεγχος ποιότητας και κλιμακώσιμες λύσεις, δίνει τη δυνατότητα στη βιομηχανία να υπερβαίνει τα τεχνολογικά όρια.

* Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για τυχόν ανησυχίες σχετικά με τα πνευματικά δικαιώματα, και θα τα αντιμετωπίσουμε αμέσως.