સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગની તેજીમય વિકાસ પ્રક્રિયામાં, પોલિશ્ડ સિંગલ ક્રિસ્ટલસિલિકોન વેફર્સમહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેઓ વિવિધ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે મૂળભૂત સામગ્રી તરીકે સેવા આપે છે. જટિલ અને ચોક્કસ સંકલિત સર્કિટથી લઈને હાઇ-સ્પીડ માઇક્રોપ્રોસેસર્સ અને મલ્ટિફંક્શનલ સેન્સર્સ, પોલિશ્ડ સિંગલ ક્રિસ્ટલસિલિકોન વેફર્સઆવશ્યક છે. તેમના પ્રદર્શન અને વિશિષ્ટતાઓમાં તફાવતો અંતિમ ઉત્પાદનોની ગુણવત્તા અને પ્રદર્શન પર સીધી અસર કરે છે. નીચે પોલિશ્ડ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના સામાન્ય વિશિષ્ટતાઓ અને પરિમાણો છે:

વ્યાસ: સેમિકન્ડક્ટર સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરનું કદ તેમના વ્યાસ દ્વારા માપવામાં આવે છે, અને તે વિવિધ વિશિષ્ટતાઓમાં આવે છે. સામાન્ય વ્યાસમાં 2 ઇંચ (50.8 મીમી), 3 ઇંચ (76.2 મીમી), 4 ઇંચ (100 મીમી), 5 ઇંચ (125 મીમી), 6 ઇંચ (150 મીમી), 8 ઇંચ (200 મીમી), 12 ઇંચ (300 મીમી), અને 18 ઇંચ (450 મીમી)નો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ વ્યાસ વિવિધ ઉત્પાદન જરૂરિયાતો અને પ્રક્રિયા જરૂરિયાતો માટે યોગ્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, નાના વ્યાસના વેફરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ખાસ, નાના-વોલ્યુમ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે થાય છે, જ્યારે મોટા વ્યાસના વેફર મોટા પાયે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ખર્ચ લાભ દર્શાવે છે. સપાટીની જરૂરિયાતોને સિંગલ-સાઇડ પોલિશ્ડ (SSP) અને ડબલ-સાઇડ પોલિશ્ડ (DSP) તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. સિંગલ-સાઇડ પોલિશ્ડ વેફરનો ઉપયોગ એક બાજુ ઉચ્ચ સપાટતાની જરૂર હોય તેવા ઉપકરણો માટે થાય છે, જેમ કે ચોક્કસ સેન્સર. ડબલ-સાઇડ પોલિશ્ડ વેફરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ અને અન્ય ઉત્પાદનો માટે થાય છે જેને બંને સપાટી પર ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂર હોય છે. સપાટીની આવશ્યકતા (સમાપ્તિ): સિંગલ-સાઇડ પોલિશ્ડ SSP / ડબલ-સાઇડ પોલિશ્ડ DSP.

પ્રકાર/ડોપન્ટ: (1) N-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર: જ્યારે ચોક્કસ અશુદ્ધતા પરમાણુઓ આંતરિક સેમિકન્ડક્ટરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ તેની વાહકતામાં ફેરફાર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે નાઇટ્રોજન (N), ફોસ્ફરસ (P), આર્સેનિક (As), અથવા એન્ટિમોની (Sb) જેવા પેન્ટાવેલેન્ટ તત્વો ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન આસપાસના સિલિકોન પરમાણુઓના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન સાથે સહસંયોજક બંધન બનાવે છે, જેનાથી એક વધારાનો ઇલેક્ટ્રોન સહસંયોજક બંધન દ્વારા બંધાયેલ રહેતો નથી. આના પરિણામે છિદ્ર સાંદ્રતા કરતા વધારે ઇલેક્ટ્રોન સાંદ્રતામાં પરિણમે છે, જે N-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર બનાવે છે, જેને ઇલેક્ટ્રોન-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. N-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર એવા ઉપકરણોના ઉત્પાદનમાં મહત્વપૂર્ણ છે જેને મુખ્ય ચાર્જ વાહક તરીકે ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર હોય છે, જેમ કે ચોક્કસ પાવર ઉપકરણો. (2) P-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર: જ્યારે બોરોન (B), ગેલિયમ (Ga), અથવા ઇન્ડિયમ (In) જેવા ત્રિસંયોજક અશુદ્ધતા તત્વો સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અશુદ્ધતા પરમાણુઓના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન આસપાસના સિલિકોન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધન બનાવે છે, પરંતુ તેમની પાસે ઓછામાં ઓછું એક વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન નથી અને તેઓ સંપૂર્ણ સહસંયોજક બંધન બનાવી શકતા નથી. આનાથી ઇલેક્ટ્રોન સાંદ્રતા કરતા વધારે છિદ્ર સાંદ્રતા થાય છે, જે P-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર બનાવે છે, જેને છિદ્ર-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. P-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર એવા ઉપકરણોના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે જ્યાં છિદ્રો ડાયોડ અને ચોક્કસ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવા મુખ્ય ચાર્જ વાહક તરીકે સેવા આપે છે.

પ્રતિકારકતા: પ્રતિકારકતા એ એક મુખ્ય ભૌતિક જથ્થો છે જે પોલિશ્ડ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સની વિદ્યુત વાહકતાને માપે છે. તેનું મૂલ્ય સામગ્રીના વાહક પ્રદર્શનને પ્રતિબિંબિત કરે છે. પ્રતિકારકતા જેટલી ઓછી હશે, સિલિકોન વેફરની વાહકતા વધુ સારી હશે; તેનાથી વિપરીત, પ્રતિકારકતા જેટલી ઊંચી હશે, વાહકતા ઓછી હશે. સિલિકોન વેફર્સની પ્રતિકારકતા તેમના અંતર્ગત સામગ્રી ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી થાય છે, અને તાપમાનનો પણ નોંધપાત્ર પ્રભાવ પડે છે. સામાન્ય રીતે, સિલિકોન વેફર્સની પ્રતિકારકતા તાપમાન સાથે વધે છે. વ્યવહારિક એપ્લિકેશનોમાં, વિવિધ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં સિલિકોન વેફર માટે વિવિધ પ્રતિકારકતા આવશ્યકતાઓ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સંકલિત સર્કિટ ઉત્પાદનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વેફર્સને સ્થિર અને વિશ્વસનીય ઉપકરણ પ્રદર્શન સુનિશ્ચિત કરવા માટે પ્રતિકારકતાના ચોક્કસ નિયંત્રણની જરૂર હોય છે.

ઓરિએન્ટેશન: વેફરનું સ્ફટિક દિશા સિલિકોન જાળીની સ્ફટિકીય દિશા દર્શાવે છે, જે સામાન્ય રીતે (100), (110), (111), વગેરે જેવા મિલર સૂચકાંકો દ્વારા નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. વિવિધ સ્ફટિક દિશાઓમાં વિવિધ ભૌતિક ગુણધર્મો હોય છે, જેમ કે રેખા ઘનતા, જે દિશાના આધારે બદલાય છે. આ તફાવત અનુગામી પ્રક્રિયા પગલાંઓમાં વેફરના પ્રદર્શન અને માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના અંતિમ પ્રદર્શનને અસર કરી શકે છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, વિવિધ ઉપકરણ આવશ્યકતાઓ માટે યોગ્ય દિશા સાથે સિલિકોન વેફર પસંદ કરવાથી ઉપકરણ પ્રદર્શનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકાય છે, ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે અને ઉત્પાદન ગુણવત્તામાં વધારો થઈ શકે છે.

ફ્લેટ/નોચ: સિલિકોન વેફરના પરિઘ પરની ફ્લેટ ધાર (ફ્લેટ) અથવા વી-નોચ (નોચ) ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ગોઠવણીમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે અને વેફરના ઉત્પાદન અને પ્રક્રિયામાં એક મહત્વપૂર્ણ ઓળખકર્તા છે. વિવિધ વ્યાસના વેફર્સ ફ્લેટ અથવા નોચની લંબાઈ માટે વિવિધ ધોરણોને અનુરૂપ હોય છે. સંરેખણ ધારને પ્રાથમિક ફ્લેટ અને ગૌણ ફ્લેટમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. પ્રાથમિક ફ્લેટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વેફરના મૂળભૂત ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન અને પ્રોસેસિંગ સંદર્ભ નક્કી કરવા માટે થાય છે, જ્યારે ગૌણ ફ્લેટ ચોક્કસ ગોઠવણી અને પ્રક્રિયામાં વધુ મદદ કરે છે, જે સમગ્ર ઉત્પાદન લાઇનમાં વેફરની સચોટ કામગીરી અને સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

જાડાઈ: વેફરની જાડાઈ સામાન્ય રીતે માઇક્રોમીટર (μm) માં સ્પષ્ટ કરવામાં આવે છે, જેમાં સામાન્ય જાડાઈ 100μm અને 1000μm ની વચ્ચે હોય છે. વિવિધ જાડાઈના વેફર વિવિધ પ્રકારના માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે યોગ્ય છે. પાતળા વેફર (દા.ત., 100μm - 300μm) ઘણીવાર ચિપ ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે જેને કડક જાડાઈ નિયંત્રણની જરૂર હોય છે, ચિપનું કદ અને વજન ઘટાડે છે અને એકીકરણ ઘનતામાં વધારો કરે છે. જાડા વેફર (દા.ત., 500μm - 1000μm) નો ઉપયોગ એવા ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે જેને ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિની જરૂર હોય છે, જેમ કે પાવર સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો, જેથી કામગીરી દરમિયાન સ્થિરતા સુનિશ્ચિત થાય.

સપાટીની ખરબચડી: સપાટીની ખરબચડીતા એ વેફર ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેના મુખ્ય પરિમાણોમાંનું એક છે, કારણ કે તે વેફર અને ત્યારબાદ જમા થયેલા પાતળા ફિલ્મ સામગ્રી વચ્ચેના સંલગ્નતાને સીધી અસર કરે છે, તેમજ ઉપકરણના વિદ્યુત પ્રદર્શનને પણ અસર કરે છે. તેને સામાન્ય રીતે રૂટ મીન સ્ક્વેર (RMS) ખરબચડીતા (nm માં) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. નીચલી સપાટીની ખરબચડીતાનો અર્થ એ છે કે વેફર સપાટી સરળ છે, જે ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ જેવી ઘટનાઓને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે અને ઉપકરણની કામગીરી અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરે છે. અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં, સપાટીની ખરબચડીતાની જરૂરિયાતો વધુને વધુ કડક બની રહી છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ-સ્તરીય સંકલિત સર્કિટ ઉત્પાદન માટે, જ્યાં સપાટીની ખરબચડીને થોડા નેનોમીટર અથવા તેનાથી પણ ઓછી નિયંત્રિત કરવી આવશ્યક છે.

કુલ જાડાઈમાં ફેરફાર (TTV): કુલ જાડાઈમાં ફેરફાર એ વેફર સપાટી પર બહુવિધ બિંદુઓ પર માપવામાં આવતી મહત્તમ અને લઘુત્તમ જાડાઈ વચ્ચેના તફાવતનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે સામાન્ય રીતે μm માં વ્યક્ત થાય છે. ઉચ્ચ TTV ફોટોલિથોગ્રાફી અને એચિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં વિચલનો તરફ દોરી શકે છે, જે ઉપકરણની કામગીરીની સુસંગતતા અને ઉપજને અસર કરે છે. તેથી, વેફર ઉત્પાદન દરમિયાન TTV ને નિયંત્રિત કરવું એ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે એક મુખ્ય પગલું છે. ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ ઉત્પાદન માટે, TTV સામાન્ય રીતે થોડા માઇક્રોમીટરની અંદર હોવું જરૂરી છે.

બોવ: બોવ એ વેફર સપાટી અને આદર્શ ફ્લેટ પ્લેન વચ્ચેના વિચલનનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે સામાન્ય રીતે μm માં માપવામાં આવે છે. વધુ પડતા બોવિંગવાળા વેફર્સ અનુગામી પ્રક્રિયા દરમિયાન તૂટી શકે છે અથવા અસમાન તાણનો અનુભવ કરી શકે છે, જે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ગુણવત્તાને અસર કરે છે. ખાસ કરીને ફોટોલિથોગ્રાફી જેવી ઉચ્ચ સપાટતાની જરૂર હોય તેવી પ્રક્રિયાઓમાં, ફોટોલિથોગ્રાફિક પેટર્નની ચોકસાઈ અને સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે બોવિંગને ચોક્કસ શ્રેણીમાં નિયંત્રિત કરવું આવશ્યક છે.

વાર્પ: વાર્પ વેફર સપાટી અને આદર્શ ગોળાકાર આકાર વચ્ચેના વિચલન સૂચવે છે, જે μm માં પણ માપવામાં આવે છે. બોની જેમ, વાર્પ એ વેફર ફ્લેટનેસનું એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે. વધુ પડતું વાર્પ માત્ર પ્રોસેસિંગ સાધનોમાં વેફરની પ્લેસમેન્ટ ચોકસાઈને અસર કરતું નથી પરંતુ ચિપ પેકેજિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સમસ્યાઓનું કારણ પણ બની શકે છે, જેમ કે ચિપ અને પેકેજિંગ સામગ્રી વચ્ચે નબળું બંધન, જે બદલામાં ઉપકરણની વિશ્વસનીયતાને અસર કરે છે. ઉચ્ચ-સ્તરીય સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં, અદ્યતન ચિપ ઉત્પાદન અને પેકેજિંગ પ્રક્રિયાઓની માંગને પહોંચી વળવા માટે વાર્પ આવશ્યકતાઓ વધુ કડક બની રહી છે.

એજ પ્રોફાઇલ: વેફરની એજ પ્રોફાઇલ તેના અનુગામી પ્રોસેસિંગ અને હેન્ડલિંગ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. તે સામાન્ય રીતે એજ એક્સક્લુઝન ઝોન (EEZ) દ્વારા નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે, જે વેફર એજથી અંતર વ્યાખ્યાયિત કરે છે જ્યાં કોઈ પ્રોસેસિંગની મંજૂરી નથી. યોગ્ય રીતે ડિઝાઇન કરાયેલ એજ પ્રોફાઇલ અને ચોક્કસ EEZ નિયંત્રણ પ્રોસેસિંગ દરમિયાન એજ ખામીઓ, તાણ સાંદ્રતા અને અન્ય સમસ્યાઓ ટાળવામાં મદદ કરે છે, એકંદર વેફર ગુણવત્તા અને ઉપજમાં સુધારો કરે છે. કેટલીક અદ્યતન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં, એજ પ્રોફાઇલ ચોકસાઇ સબ-માઇક્રોન સ્તરે હોવી જરૂરી છે.

કણોની ગણતરી: વેફર સપાટી પર કણોની સંખ્યા અને કદનું વિતરણ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના પ્રદર્શનને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. વધુ પડતા અથવા મોટા કણો ઉપકરણની નિષ્ફળતા તરફ દોરી શકે છે, જેમ કે શોર્ટ સર્કિટ અથવા લિકેજ, ઉત્પાદન ઉપજ ઘટાડે છે. તેથી, કણોની ગણતરી સામાન્ય રીતે પ્રતિ એકમ ક્ષેત્રફળ કણોની ગણતરી દ્વારા માપવામાં આવે છે, જેમ કે 0.3μm કરતા મોટા કણોની સંખ્યા. વેફર ઉત્પાદન દરમિયાન કણોની ગણતરીનું કડક નિયંત્રણ એ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે એક આવશ્યક માપ છે. વેફર સપાટી પર કણોના દૂષણને ઘટાડવા માટે અદ્યતન સફાઈ તકનીકો અને સ્વચ્છ ઉત્પાદન વાતાવરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

સંબંધિત ઉત્પાદન

સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર સી સબસ્ટ્રેટ પ્રકાર N/P વૈકલ્પિક સિલિકોન કાર્બાઇડ વેફર

સ્ટોકમાં FZ CZ Si વેફર 12 ઇંચ સિલિકોન વેફર પ્રાઇમ અથવા ટેસ્ટ