Standardní oplatky sizesEdit
SiliconEdit
Křemíkové destičky jsou k dispozici v různých průměrech od 25,4 mm (1 palec) do 300 mm (11,8 palce). Zařízení na výrobu polovodičů, hovorově známé jako fabs, jsou definovány průměrem destiček, které jsou vyrobeny z nástrojů. Průměr se postupně zvyšoval, aby se zlepšila propustnost a snížily náklady se současným nejmodernějším fab s použitím 300 mm, s návrhem na přijetí 450 mm. Intel, TSMC a Samsung Samostatně prováděly výzkum až do příchodu 450 mm „prototypů“ (výzkumných) fabů, i když přetrvávají vážné překážky.
| Oplatka velikost | Typická Tloušťka | Rok představil | Hmotnost na oplatku | 100 mm2 (10 mm) Zemřít za oplatku |
|---|---|---|---|---|
| 1-palec (25 mm) | 1960 | |||
| 2 palce (51 mm) | 275 µm | 1969 | ||
| 3 palce (76 mm) | 375 μm | 1972 | ||
| 4-inch (100 mm) | 525 μm | 1976 | 10 grams | 56 |
| 4.9 inch (125 mm) | 625 μm | 1981 | ||
| 150 mm (5.9 inch, usually referred to as „6 inch“) | 675 μm | 1983 | ||
| 200 mm (7.9 inch, usually referred to as „8 inch“) | 725 μm. | 1992 | 53 grams | 269 |
| 300 mm (11.8 palcový, obvykle odkazoval se na jako „12 inch“) | 775 µm | 2002 | 125 g | 640 |
| 450 mm (17.7 palce) (navrhované) | 925 µm | – | 342 g | 1490 |
| 675 mm (26.6 in) (teoretická) | Neznámý. | – |
Destičky pěstovány za použití jiných materiálů, než křemíku, bude mít jinou tloušťku než křemíkové desky o stejném průměru. Tloušťka oplatky je určena mechanickou pevností použitého materiálu; oplatka musí být dostatečně silná, aby unesla svou vlastní hmotnost bez praskání během manipulace. Tabulkové tloušťky se vztahují k tomu, kdy byl tento proces zaveden, a v současné době nejsou nutně správné, například proces IBM BiCMOS7WL je na 8 v destičkách,ale tyto jsou pouze 200um silné. Hmotnost oplatky stoupá spolu s její tloušťkou a průměrem.
Historické zvyšuje z oplatky sizeEdit
jednotka oplatky zhotovení krok, jako je etch krok, může produkovat větší čipy úměrný nárůstu oplatky oblasti, zatímco náklady na jednotku výroby krok jde nahoru pomaleji, než oplatky oblasti. To byl nákladový základ pro zvýšení velikosti oplatky. Přeměna na 300 mm oplatky z 200 mm oplatky začala vážně v roce 2000 a snížila cenu za matrici o 30-40%. Oplatky s větším průměrem umožňují více zápustky na oplatku.
PhotovoltaicEdit
velikost oplatky M1 (156.75 mm) je v Číně od roku 2020 v procesu vyřazování. Vznikla řada nestandardních velikostí, takže snaha o výrobu standardu M10 (182 mm) je pokračujícím úsilím. Stejně jako polovodičový bratranec je hlavním hnacím motorem snižování nákladů, přestože požadavky na čistotu jsou zcela odlišné.
existuje značná odolnost vůči přechodu 450 mm i přes možné zlepšení produktivity, kvůli obavám z nedostatečné návratnosti investic. Existují také problémy související se zvýšenou variací destiček mezi zápustkami / od okraje k okraji a dalšími vadami hran. Očekává se, že 450mm oplatky budou stát 4krát více než 300mm oplatky a očekává se, že náklady na zařízení vzrostou o 20 až 50%. Vyšší náklady na výrobu polovodičů pro větší destičky zvyšují náklady na 450 mm fabs (zařízení nebo továrny na výrobu polovodičů). Lithographer Chris Mack tvrdil v roce 2012, že celková cena za umřít na 450 mm wafery by se snížil pouze o 10-20% ve srovnání s 300 mm wafery, protože více než 50% z celkové zpracování destiček náklady jsou litografie-související. Převod do větších 450 mm wafery by se snížit cena za umřít pouze pro proces operace, jako je etch, kde náklady související s oplatky počítat, ne oplatky oblasti. Náklady na procesy, jako je litografie je úměrná oplatky oblasti, a větší destiček by snížit litografie příspěvek zemřít náklady. Nikon plánoval dodat 450 mm litografické zařízení v roce 2015, s objemovou produkcí v roce 2017. V listopadu 2013 ASML zastavil vývoj 450 mm litografického zařízení s odvoláním na nejisté načasování poptávky výrobců čipů.
časová osa 450 mm nebyla opravena. V roce 2012 se očekávalo, že v roce 2017 bude zahájena výroba 450mm, což se nikdy nerealizovalo. Mark Durcan, tehdejší generální ředitel společnosti Micron Technology, v únoru 2014 uvedl, že očekává, že přijetí 450 mm bude odloženo na neurčito nebo přerušeno. „Nejsem přesvědčen, že se 450 mm někdy stane, ale do té míry, že se to stane,je to v budoucnu dlouhá cesta. Tam není hodně nutností pro Micron, alespoň v průběhu příštích pěti let, aby utrácet spoustu peněz na 450mm. Tam je spousta investic, které musí jít v zařízení společenství, aby se to stalo. A hodnota na konci dne – aby si zákazníci toto vybavení koupili – si myslím, že je pochybná.“Od března 2014 společnost Intel Corporation očekávala nasazení 450 mm do roku 2020 (do konce tohoto desetiletí). Mark LaPedus z semiengineeringu.com hlášeny v polovině roku 2014, že chipmakers měl zpoždění přijetí 450 mm „v dohledné budoucnosti.“Podle této zprávy někteří pozorovatelé očekávali 2018 na 2020, zatímco G. Dan Hutcheson, generální ředitel VLSI Research, neviděl 450mm fabs pohybující se do výroby až 2020 na 2025.
krok až 300 mm vyžaduje zásadní změny, s plně automatizovaných továren, za použití 300 mm destičky versus sotva automatizované továrny na 200 mm destičky, částečně proto, že FOUP na 300 mm wafery váží asi 7,5 kg při zatížení 25 300 mm wafery, kde SMIF váží asi 4.8 kilogramů při zatížení 25 200 mm oplatkami, což vyžaduje dvojnásobné množství fyzické síly od pracovníků továrny a zvyšuje únavu. 300mm fauly mají rukojeti, takže je lze stále pohybovat ručně. 450mm fauny váží 45 kg při zatížení 25 450 mm destiček, proto jeřáby jsou nezbytné pro ruční manipulaci s fauny a kliky již nejsou přítomny v FOUP. Foupy se pohybují pomocí systémů manipulace s materiálem od Muratec nebo Daifuku. Tyto významné investice byly provedeny v hospodářském útlumu po bublině dot-com, což mělo za následek obrovskou odolnost vůči modernizaci na 450 mm v původním časovém rámci. Na rampě-až 450 mm budou krystalové ingoty 3krát těžší (celková hmotnost metrická Tuna) a ochlazení trvá 2-4krát déle a doba zpracování bude dvojnásobná. Vše řečeno, vývoj destiček 450 mm vyžaduje značné inženýrství, čas a náklady na překonání.
Analytické zemřít počítat estimationEdit
Ve snaze minimalizovat náklady na umřít, výrobci chtějí maximalizovat počet razítek, které mohou být vyrobeny z jednoho plátku; zemře vždy mít čtvercový nebo obdélníkový tvar v důsledku omezení oplatku nasekat. Obecně platí, že toto je výpočetně složitý problém, s žádné analytické řešení, závislé na obou oblasti zemře, stejně jako jejich poměr stran (čtvercový nebo obdélníkový) a další aspekty, jako je šířka scribeline nebo viděl varování, a další prostor obsazený vyrovnání a testovací struktury. Všimněte si, že hrubé vzorce DPW představují pouze ztracenou plochu oplatky, protože ji nelze použít k výrobě fyzicky úplných matric; hrubé výpočty DPW nezohledňují ztrátu výnosu v důsledku vad nebo parametrických problémů.
Nicméně, počet hrubého zemřít za oplatku (DPW) lze odhadnout počínaje prvním řádu aproximace nebo wafer-to-die plocha poměr,
D P W = ⌊ π. d 2 4 Y ⌋ {\displaystyle DPW=\left\lfloor {\frac {\pi d^{2}}{4S}}\right\rfloor }
,
, kde d {\displaystyle d}
je wafer průměr (obvykle v mm) a Y {\displaystyle}
velikost každé zemřít (mm2) včetně šířky scribeline (nebo v případě pilového pruhu, zářez plus tolerance). Tento vzorec jednoduše uvádí, že počet zápustek, které se vejdou na oplatku, nesmí překročit plochu oplatky dělenou plochou každé jednotlivé zápustky. Vždy bude nadhodnocovat skutečný hrubý DPW v nejlepším případě, protože zahrnuje plochu částečně vzorovaných matric, které zcela neleží na povrchu destiček(viz obrázek). Tyto částečně vzorované matrice nepředstavují kompletní integrované obvody, takže je nelze prodávat jako funkční díly.
Vylepšení této jednoduché formule se obvykle přidat okraj korekce, aby účet pro částečné zemře na hraně, která se bude obecně být výraznější, když oblast zemřít je velký v poměru k celkové ploše oplatky. V druhém omezujícím případě (nekonečně malé zápustky nebo nekonečně velké oplatky) je korekce hran zanedbatelná.
korekční faktor nebo korekční termín má obecně jednu z forem citovaných De Vriesem:
D P W = π. d 2 4 Y − π d 2 Y {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}-{\frac {\displaystyle \pi d}{\sqrt {2}}}}
(poměr ploch – obvod/(die diagonální délka)) nebo D P W = ( π. d 2 4 Y ) exp ( − 2 S / d ) {\displaystyle DPW=\left({\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\right)\exp(-2{\sqrt {S}}/d)}
(plocha poměr zmenšen o exponenciální faktor) nebo D P W = π. d 2 4 S ( 1 − 2 S d ) 2 {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\left(1-{\frac {\displaystyle 2{\sqrt {S}}}{d}}\right)^{2}}
(plocha poměr zmenšen pomocí polynomiální faktor).
Studie porovnávající tyto analytické vzorce pro brute-force výpočetní výsledky ukazují, že vzorce mohou být přesnější, než praktické pohybuje zemřít velikostí a poměrů stran, úpravou koeficientů oprav na hodnoty nad nebo pod jednotu, a tím, že nahradí lineární zemřít rozměr Y {\displaystyle {\sqrt {S}}}
s ( H + W ) / 2 {\displaystyle (H+W)/2}
(průměrná délka strany) v případě, že zemře s velkými poměr stran: D P W = π. d 2 4 S − 0.58 ∗ π d Y {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}-0.58^{*}{\frac {\displaystyle \pi d}{\sqrt {S}}}}
nebo D P W = ( π. d 2 4 Y ) exp ( − 2.32 ∗ S / d ) {\displaystyle DPW=\left({\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\right)\exp(-2.32^{*}{\sqrt {S}}/d)}
nebo D P W = π. d 2 4 S ( 1 − 1.16 ∗ S d ) 2 {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\left(1-{\frac {\displaystyle 1.16^{*}{\sqrt {S}}}{d}}\right)^{2}}
.
Krystalický orientationEdit
destičky se pěstují z krystalu s pravidelnou krystalovou strukturou, přičemž křemík má diamantovou kubickou strukturu s roztečí mřížky 5,430710 Å (0,5430710 nm). Při řezání na oplatky je povrch zarovnán v jednom z několika relativních směrů známých jako krystalové orientace. Orientace je definována Millerovým indexem S (100) nebo (111) plochami, které jsou pro křemík nejběžnější.Orientace je důležitá, protože mnoho strukturních a elektronických vlastností jednoho krystalu je vysoce anizotropních. Hloubka implantace iontů závisí na orientaci krystalů destičky, protože každý směr nabízí odlišné cesty pro transport.
štěpení oplatky se obvykle vyskytuje pouze v několika dobře definovaných směrech. Bodování oplatky podél štěpné roviny umožňuje být snadno nakrájený na jednotlivé čipy („dies“) tak, že miliardy z jednotlivých prvků obvodu v průměru oplatka může být rozdělena do mnoha jednotlivých obvodů.
Krystalografické orientace notchesEdit
Destiček pod 200 mm průměr mají byty řez do jedné nebo více stran s uvedením krystalografické roviny oplatka (obvykle {110} tvář). U oplatek starší generace dvojice ploch v různých úhlech dodatečně dopravovala dopingový Typ(viz obrázek konvencí). Destičky o průměru 200 mm a vyšší používají jediný malý zářez pro zprostředkování orientace destiček, bez vizuální indikace dopingového typu.
Impurity dopingEdit
Křemíkové destičky jsou obecně není 100% čistého křemíku, ale místo toho jsou vytvořeny s počáteční nečistoty doping koncentrace mezi 1013 a 1016 atomů na cm3 boru, fosforu, arsenu nebo antimonu, který se přidává do taveniny a definuje oplatky buď jako volně ložené n-typ nebo p-typ. Ve srovnání s atomovou hustotou monokrystalického křemíku 5×1022 atomů na cm3 to však stále dává čistotu vyšší než 99,9999%. Destičky mohou být také zpočátku opatřeny určitou intersticiální koncentrací kyslíku. Znečištění uhlíkem a kovem je omezeno na minimum. Zejména přechodné kovy musí být udržovány pod koncentracemi dílů na miliardu pro elektronické aplikace.