ในกระบวนการพัฒนาที่เฟื่องฟูของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ คริสตัลเดี่ยวที่ขัดเงาเวเฟอร์ซิลิคอนมีบทบาทสำคัญ โดยทำหน้าที่เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ตั้งแต่วงจรรวมที่ซับซ้อนและแม่นยำไปจนถึงไมโครโปรเซสเซอร์ความเร็วสูงและเซ็นเซอร์แบบมัลติฟังก์ชัน ชิปคริสตัลเดี่ยวที่ขัดเงาเวเฟอร์ซิลิคอนมีความสำคัญ ความแตกต่างในประสิทธิภาพและคุณลักษณะเฉพาะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ด้านล่างนี้เป็นคุณลักษณะเฉพาะและพารามิเตอร์ทั่วไปของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวขัดเงา:

เส้นผ่านศูนย์กลาง: ขนาดของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวเซมิคอนดักเตอร์วัดจากเส้นผ่านศูนย์กลาง และมีให้เลือกหลายขนาด เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป ได้แก่ 2 นิ้ว (50.8 มม.), 3 นิ้ว (76.2 มม.), 4 นิ้ว (100 มม.), 5 นิ้ว (125 มม.), 6 นิ้ว (150 มม.), 8 นิ้ว (200 มม.), 12 นิ้ว (300 มม.) และ 18 นิ้ว (450 มม.) เส้นผ่านศูนย์กลางที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับความต้องการการผลิตและข้อกำหนดกระบวนการต่างๆ ตัวอย่างเช่น เวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่ามักใช้สำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ปริมาณน้อยพิเศษ ในขณะที่เวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการผลิตที่สูงกว่าและข้อได้เปรียบด้านต้นทุนในการผลิตวงจรรวมขนาดใหญ่ ข้อกำหนดด้านพื้นผิวแบ่งได้เป็นขัดด้านเดียว (SSP) และขัดสองด้าน (DSP) เวเฟอร์ที่ขัดด้านเดียวใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการความเรียบสูงด้านเดียว เช่น เซ็นเซอร์บางตัว เวเฟอร์ขัดเงาสองด้านมักใช้กับวงจรรวมและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ต้องการความแม่นยำสูงบนทั้งสองพื้นผิว ข้อกำหนดพื้นผิว (การขัดเงา): SSP ขัดเงาด้านเดียว / DSP ขัดเงาสองด้าน

ประเภท/สารเจือปน: (1) สารกึ่งตัวนำชนิด N: เมื่ออะตอมของสิ่งเจือปนบางชนิดถูกนำเข้าไปในสารกึ่งตัวนำแท้ พวกมันจะเปลี่ยนสภาพการนำไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เมื่อเติมธาตุที่มีวาเลนต์ 5 อะตอม เช่น ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) อาร์เซนิก (As) หรือแอนติโมนี (Sb) อิเล็กตรอนวาเลนซ์ของธาตุเหล่านี้จะสร้างพันธะโควาเลนต์กับอิเล็กตรอนวาเลนซ์ของอะตอมซิลิกอนโดยรอบ ทำให้เหลืออิเล็กตรอนส่วนเกินหนึ่งตัวที่ไม่ได้ถูกพันธะโควาเลนต์จับไว้ ส่งผลให้มีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนมากกว่าความเข้มข้นของโฮล จึงเกิดเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าสารกึ่งตัวนำชนิดอิเล็กตรอน สารกึ่งตัวนำชนิด N มีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตอุปกรณ์ที่ต้องใช้อิเล็กตรอนเป็นตัวพาประจุหลัก เช่น อุปกรณ์จ่ายพลังงานบางชนิด (2) สารกึ่งตัวนำชนิด P: เมื่อธาตุเจือปนที่มีประจุสามตัว เช่น โบรอน (B) แกลเลียม (Ga) หรืออินเดียม (In) ถูกใส่เข้าไปในสารกึ่งตัวนำซิลิกอน อิเล็กตรอนเวเลนซ์ของอะตอมเจือปนจะสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมซิลิกอนโดยรอบ แต่ขาดอิเล็กตรอนเวเลนซ์อย่างน้อยหนึ่งตัวและไม่สามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์ที่สมบูรณ์ได้ ทำให้เกิดความเข้มข้นของโฮลมากกว่าความเข้มข้นของอิเล็กตรอน ทำให้เกิดสารกึ่งตัวนำชนิด P หรือที่เรียกว่าสารกึ่งตัวนำชนิดโฮล สารกึ่งตัวนำชนิด P มีบทบาทสำคัญในการผลิตอุปกรณ์ที่มีโฮลทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุหลัก เช่น ไดโอดและทรานซิสเตอร์บางชนิด

ค่าความต้านทานไฟฟ้า: ค่าความต้านทานไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพหลักที่ใช้วัดค่าการนำไฟฟ้าของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ขัดเงา ค่านี้สะท้อนถึงประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของวัสดุ ยิ่งค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนก็จะดีขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งค่าความต้านทานไฟฟ้าสูงเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น ค่าความต้านทานไฟฟ้าของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุ และอุณหภูมิก็ส่งผลกระทบอย่างมากเช่นกัน โดยทั่วไป ค่าความต้านทานไฟฟ้าของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ในการใช้งานจริง อุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ จะมีข้อกำหนดค่าความต้านทานไฟฟ้าสำหรับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แผ่นเวเฟอร์ที่ใช้ในการผลิตวงจรรวมต้องได้รับการควบคุมค่าความต้านทานไฟฟ้าอย่างแม่นยำเพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างเสถียรและเชื่อถือได้

การวางแนว: การวางแนวของผลึกของเวเฟอร์แสดงถึงทิศทางของผลึกของโครงตาข่ายซิลิกอน ซึ่งโดยทั่วไปจะระบุด้วยดัชนีของมิลเลอร์ เช่น (100), (110), (111) เป็นต้น การวางแนวของผลึกที่แตกต่างกันจะมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน เช่น ความหนาแน่นของเส้น ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามการวางแนว ความแตกต่างนี้สามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพของเวเฟอร์ในขั้นตอนการประมวลผลที่ตามมาและประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในกระบวนการผลิต การเลือกเวเฟอร์ซิลิกอนที่มีการวางแนวที่เหมาะสมสำหรับข้อกำหนดของอุปกรณ์ที่แตกต่างกันสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้

แบน/รอยบาก: ขอบแบน (แบน) หรือรอยบากรูปตัววี (รอยบาก) บนเส้นรอบวงของเวเฟอร์ซิลิกอนมีบทบาทสำคัญในการจัดวางแนวของผลึก และเป็นตัวระบุที่สำคัญในการผลิตและประมวลผลเวเฟอร์ เวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันจะสอดคล้องกับมาตรฐานความยาวของแบนหรือรอยบากที่ต่างกัน ขอบสำหรับจัดวางจะแบ่งออกเป็นแบนหลักและแบนรอง แบนหลักส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำหนดแนวพื้นฐานของผลึกและการอ้างอิงการประมวลผลของเวเฟอร์ ในขณะที่แบนรองจะช่วยให้จัดวางและประมวลผลได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้มั่นใจได้ว่าเวเฟอร์จะทำงานได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอตลอดสายการผลิต

ความหนา: ความหนาของเวเฟอร์โดยทั่วไปจะระบุเป็นไมโครเมตร (μm) โดยความหนาทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 100μm ถึง 1000μm เวเฟอร์ที่มีความหนาต่างกันเหมาะสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ประเภทต่างๆ เวเฟอร์ที่บางกว่า (เช่น 100μm – 300μm) มักใช้ในการผลิตชิปที่ต้องมีการควบคุมความหนาอย่างเข้มงวด ลดขนาดและน้ำหนักของชิป และเพิ่มความหนาแน่นของการรวมเข้าด้วยกัน เวเฟอร์ที่หนากว่า (เช่น 500μm – 1000μm) มักใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องมีความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่า เช่น อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรระหว่างการใช้งาน

ความหยาบของพื้นผิว: ความหยาบของพื้นผิวเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักในการประเมินคุณภาพของเวเฟอร์ เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อการยึดเกาะระหว่างเวเฟอร์และวัสดุฟิล์มบางที่สะสมในภายหลัง รวมถึงประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นค่าความหยาบของค่ารากที่สองของค่ากำลังสองเฉลี่ย (RMS) (เป็นนาโนเมตร) ความหยาบของพื้นผิวที่ต่ำลงหมายถึงพื้นผิวเวเฟอร์มีความเรียบขึ้น ซึ่งช่วยลดปรากฏการณ์เช่นการกระเจิงของอิเล็กตรอน และช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง ข้อกำหนดด้านความหยาบของพื้นผิวมีความเข้มงวดมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตวงจรรวมระดับไฮเอนด์ ซึ่งจะต้องควบคุมความหยาบของพื้นผิวให้เหลือเพียงไม่กี่นาโนเมตรหรือต่ำกว่านั้น

ความแปรผันของความหนาทั้งหมด (TTV): ความแปรผันของความหนาทั้งหมดหมายถึงความแตกต่างระหว่างความหนาสูงสุดและต่ำสุดที่วัดได้จากหลายจุดบนพื้นผิวเวเฟอร์ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นไมโครเมตร TTV ที่สูงอาจส่งผลให้เกิดการเบี่ยงเบนในกระบวนการต่างๆ เช่น การพิมพ์หินด้วยแสงและการแกะสลัก ซึ่งส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอและผลผลิตของประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ดังนั้น การควบคุม TTV ระหว่างการผลิตเวเฟอร์จึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์ สำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง โดยทั่วไปแล้ว TTV จะต้องอยู่ภายในไม่กี่ไมโครเมตร

ความโค้ง: ความโค้งหมายถึงความเบี่ยงเบนระหว่างพื้นผิวเวเฟอร์กับระนาบแบนในอุดมคติ โดยทั่วไปวัดเป็นไมโครเมตร เวเฟอร์ที่มีความโค้งมากเกินไปอาจแตกหรือได้รับแรงกดไม่สม่ำเสมอในระหว่างการประมวลผลในภายหลัง ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการที่ต้องการความเรียบสูง เช่น การพิมพ์หินด้วยแสง จะต้องควบคุมความโค้งให้อยู่ในช่วงที่กำหนดเพื่อให้แน่ใจว่ารูปแบบการพิมพ์หินด้วยแสงมีความแม่นยำและสม่ำเสมอ

การโก่ง: การโก่งบ่งบอกถึงความเบี่ยงเบนระหว่างพื้นผิวเวเฟอร์และรูปทรงกลมในอุดมคติ ซึ่งวัดเป็นไมโครเมตรเช่นกัน การโก่งเป็นตัวบ่งชี้ความเรียบของเวเฟอร์ที่สำคัญเช่นเดียวกับการโค้งงอ การโก่งมากเกินไปไม่เพียงแต่ส่งผลต่อความแม่นยำในการวางเวเฟอร์ในอุปกรณ์ประมวลผลเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้เกิดปัญหาในระหว่างกระบวนการบรรจุชิป เช่น การยึดติดที่ไม่ดีระหว่างชิปและวัสดุบรรจุภัณฑ์ ซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ในที่สุด ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ระดับไฮเอนด์ ข้อกำหนดด้านการโก่งกำลังเข้มงวดมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของกระบวนการผลิตและบรรจุชิปขั้นสูง

โปรไฟล์ขอบ: โปรไฟล์ขอบของเวเฟอร์มีความสำคัญต่อการประมวลผลและการจัดการในขั้นตอนต่อไป โดยทั่วไปจะระบุด้วย Edge Exclusion Zone (EEZ) ซึ่งกำหนดระยะห่างจากขอบเวเฟอร์ที่ไม่อนุญาตให้มีการประมวลผล โปรไฟล์ขอบที่ออกแบบอย่างเหมาะสมและการควบคุม EEZ ที่แม่นยำช่วยหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่ขอบ ความเข้มข้นของความเค้น และปัญหาอื่นๆ ในระหว่างการประมวลผล ช่วยปรับปรุงคุณภาพและผลผลิตของเวเฟอร์โดยรวม ในกระบวนการผลิตขั้นสูงบางขั้นตอน ความแม่นยำของโปรไฟล์ขอบจำเป็นต้องอยู่ที่ระดับต่ำกว่าไมครอน

การนับอนุภาค: จำนวนและการกระจายขนาดของอนุภาคบนพื้นผิวเวเฟอร์ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อนุภาคที่มากเกินไปหรือมีขนาดใหญ่เกินไปอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ เช่น ไฟฟ้าลัดวงจรหรือการรั่วไหล ทำให้ผลผลิตลดลง ดังนั้นการนับอนุภาคจึงมักวัดโดยการนับอนุภาคต่อหน่วยพื้นที่ เช่น จำนวนอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.3μm การควบคุมจำนวนอนุภาคอย่างเข้มงวดระหว่างการผลิตเวเฟอร์เป็นมาตรการสำคัญในการรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีการทำความสะอาดขั้นสูงและสภาพแวดล้อมการผลิตที่สะอาดถูกนำมาใช้เพื่อลดการปนเปื้อนของอนุภาคบนพื้นผิวเวเฟอร์ให้น้อยที่สุด

การผลิตที่เกี่ยวข้อง

เวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว ชนิดพื้นผิว Si N/P เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์เสริม

เวเฟอร์ FZ CZ Si มีในสต็อก เวเฟอร์ซิลิกอนขนาด 12 นิ้ว Prime หรือ Test