표준 웨이퍼 sizesEdit
SiliconEdit
실리콘 웨이퍼에서 사용할 수 있는 다양한 직경 25.4mm(1inch)300mm(11.8inches). 구어체로 팹(fabs)으로 알려진 반도체 제조 공장은 생산하기 위해 도구화 된 웨이퍼의 직경에 의해 정의됩니다. 직경은 300mm 를 사용하는 현재의 최첨단 팹으로 처리량을 향상시키고 비용을 줄이기 위해 점진적으로 증가했으며 450mm 를 채택 할 것을 제안했습니다. Intel,TSMC 및 Samsung 은 심각한 장애물이 남아 있지만 450mm”프로토 타입”(연구)fabs 의 출현에 대한 연구를 별도로 수행했습니다.
| 웨이퍼 크기 | 일반적인 두께 | 해 소개 | 당 중량 웨이퍼 | 100mm2(10mm) Die 당 웨이퍼 |
|---|---|---|---|---|
| 1-inch(25mm) | 1960 년대 | |||
| 2 인치(51mm) | 275μm | 1969 | ||
| 3 인치(76mm) | 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 인치,일반적으로”12 인치”) | 775μm | 2002 년 | 125g | 640 |
| 450mm(17.7 인치)(proposed) | 925μm | – | 342 그램 | 1490 |
| 675 밀리미터(26.6)에서(이론) | 알 수 없습니다. | – |
웨이퍼 재배한 재료를 사용하는 다른 실리콘보다가 다른 두께보다는 실리콘 웨이퍼의 동일한 직경이 있습니다. 웨이퍼 두께는 사용 된 재료의 기계적 강도에 의해 결정됩니다; 웨이퍼는 취급 중에 균열없이 자체 중량을 지탱할 수있을만큼 두꺼워 야합니다. 표 두께 관련된 이 프로세스에 소개되었고,반드시 정확하지 않은 현재 예를 들어,IBM BiCMOS7WL 프로세스에 8 에서 웨이퍼지만,이들은 200um 두께입니다. 웨이퍼의 무게는 두께와 직경과 함께 올라갑니다.
역사의 증가 웨이퍼 sizeEdit
단위 웨이퍼 제조 단계 등과 같은 에칭 단계,생산할 수 있는 더 칩에 비례하는 증가에 웨이퍼를 지내는 동안 비용 장치의 제작 단계까지 간다 더보다 천천히 웨이퍼 영역입니다. 이것은 웨이퍼 크기를 증가시키기위한 비용 기준이었습니다. 200mm 웨이퍼에서 300mm 웨이퍼로의 전환은 2000 년에 본격적으로 시작되어 다이 당 가격이 약 30-40%감소했습니다. 더 큰 직경의 웨이퍼는 웨이퍼 당 더 많은 다이를 허용합니다.
PhotovoltaicEdit
m1 웨이퍼 크기(156.75mm)는 2020 년 현재 중국에서 단계적으로 진행 중입니다. 비표준 크기의 숫자가 생겨났으므로 M10 표준(182mm)을 생산하려는 노력은 지속적인 노력입니다. 반도체 사촌과 마찬가지로 순도 요구 사항이 완전히 다르다는 사실에도 불구하고 비용을 절감하는 것이 주요 동인입니다.
제안 450mm transitionEdit
상당한 저항하 450mm 전환에도 불구하고 가능한 생산성을 개선하기 때문에,에 대한 우려의 부족을 반환에 투자입니다. 또한 증가 된 인터 다이/에지-투-에지 웨이퍼 변형 및 추가 에지 결함과 관련된 문제가 있습니다. 450mm 웨이퍼는 300mm 웨이퍼보다 4 배나 많은 비용이 소요될 것으로 예상되며 장비 비용은 20~50%증가 할 것으로 예상됩니다. 높은 비용 반도체 제조 장비에 대한 큰 웨이퍼의 증가 비용 450mm 팹(반도체 제조 시설 또는 공장). Lithographer 크리스 맥 주장은 2012 년에는 전반적인당 가격이 죽 450mm 웨이퍼가 감소될 것이는 10-20%compared300mm 웨이퍼이기 때문에,50%이상의 총 웨이퍼 가공용 리소그래피와 관련이 있습니다. 변환하여 더 큰 450mm 웨이퍼을 줄일 수당 가격이 죽만을 위한 과정 등의 작업으로 에칭가 비용 관련 웨이퍼 계산지 않은 웨이퍼 영역입니다. 비용 등의 프로세스에 대한 리소그래피에 비례하는 웨이퍼 영역 및 크 웨이퍼지 않을 것입을 줄이는 리소그래피 기여 죽을 비용. Nikon 은 2015 년에 450-mm 리소그래피 장비를 제공 할 계획이었고 2017 년에는 대량 생산이 이루어졌습니다. 2013 년 11 월 ASML 은 칩 제조업체 수요의 불확실한 타이밍을 인용하여 450-mm 리소그래피 장비 개발을 일시 중지했습니다.
450mm 의 타임 라인이 고정되지 않았습니다. 2012 년에는 450mm 생산이 실현되지 않은 2017 년에 시작될 것으로 예상되었습니다. Micron Technology 의 ceo 인 Mark Durcan 은 2014 년 2 월에 450mm 채택이 무기한 지연되거나 중단 될 것으로 기대한다고 말했습니다. “나는 450mm 가 이제까지 일어날 것이라고 확신하지 못하지만,그렇게하는 정도까지,그것은 미래에 먼 길이다. 이 없이 많이 필요성을 위해 미크론,적어도 통해 다음 다섯 년 동안 수 많은 돈을 지출에 450mm. 많은 투자가 필요한에 이동하는 장비에서 커뮤니티를 만드는 겁니다. 그리고 하루가 끝날 때의 가치–고객이 그 장비를 구입할 수 있도록-나는 의심 스럽다고 생각합니다.”2014 년 3 월 현재 Intel Corporation 은 2020 년까지 450mm 배포를 예상했습니다(이 10 년 말까지). 준 공학의 마크 라페 두스.com 은 2014 년 중반에 칩 제조사가 예측 가능한 미래를 위해 450mm”의 채택을 지연 시켰다고 보도했다.”이 보고서에 따르면 일부 관측통은 2018 년에서 2020 년까지 예상했으며 VLSI Research 의 g.Dan Hutcheson 최고 경영자는 450mm fabs 가 2020 년에서 2025 년까지 생산으로 이동하는 것을 보지 못했습니다.
단계까지 300mm 필요한 주요 변경 내용으로,완전 자동화 된 공장을 사용하여 300mm 에 웨이퍼 대 겨우 자동화 된 공장에 대해 200mm 웨이퍼,부분적으로 있기 때문에 FOUP300mm 에 웨이퍼에 대한 무게 7.5 킬로그램으로 로드될 때 25 300mm 에 웨이퍼가 지원하의 무게에 대 한 4.25 200mm 웨이퍼로 적재 할 때 8 킬로그램이므로 공장 노동자의 체력의 두 배가 필요하며 피로감이 증가합니다. 그들은 여전히 손으로 이동 될 수 있도록 300mm FOUPs 핸들이 있습니다. 450mm Foup 무 45 킬로그램으로 로드될 때 25 450mm 웨이퍼,따라서 크레인은 필요한 수동으로 처리 Foup 과 처리가 더 이상에 존재하는 FOUP. FOUPs 는 muratec 또는 Daifuku 의 자재 취급 시스템을 사용하여 주변으로 이동합니다. 이러한 주요 투자에서 수행된 경기 침체에 다음과 같은 dot-com 거품의 결과로,거대한 저항하는 업그레이드하 450mm 원본 기간. 에 램프-450mm,크리스탈 덩어리가 될 것입니다 3 배 무거운(총중량 메트릭 톤)고 2-4 시간 이상을 시원하고,프로세스 시간이 될 것입니다 두 배. 모두 450mm 웨이퍼의 개발을 극복하기 위해 상당한 엔지니어링,시간 및 비용이 필요합니다.
Analytical 죽을 수 estimationEdit
기 위해서 비용을 최소화하기 위해 당 die,제조 원의 수를 확대하기 위하여 죽으면에서 만들 수 있는 하나의 웨이퍼;죽는 항상 정사각형 또는 직사각형 모양으로 인해 제한 웨이퍼 다이 싱. 일반적으로,이것은 계산 복잡한 문제를 분석적인 솔루션에 따라 두 지역의 죽으면뿐만 아니라 그들의 화면 비율(정사각형 또는 직사각형)및 다른 고려 사항 등의 폭 scribeline 또는 본인과 추가적인 공간에 의해 점령된 맞춤 테스트 구조가 있습니다. 참고는 총 DPW 공식 계정을 만 웨이퍼 영역을 잃었기 때문에 그것을 사용할 수 없습니다 만이 육체적으로 전체 사망,매출총이 DPW 계산지 않 계정한 수확량 손실로 인해 결함 또는 파라메트릭 문제입니다.
그럼에도 불구하고,숫자는 총망 웨이퍼(DPW)예상할 수 있을 시작으로 첫 번째 순서 근사하거나 웨이퍼를 죽 면적 비율,
D P W=⌊π d2 4S⌋{\displaystyle DPW=\left\lfloor{\frac{\pi d^{2}}{4S}}\right\rfloor}
,
어디 d{\displaystyle d}
은 웨이퍼경(일반적으로 mm)S{\displaystyle S}
각의 크기 죽습니다(mm2)등의 너비 스크라이브 라인(또는 톱 레인의 경우 커프 플러스 공차). 이 수식은 단순히 수의 죽으면 들어갈 수 있는 웨이퍼를 초과할 수 없습니다 지역의 웨이퍼의 영역으로 나누어 각 개인은 죽습니다. 그것은 항상을 과대 평가 진정한 최고의 경우 총 DPW,가 포함되어 있기 때문에 지역의 부분적으로 꽃무늬 죽지 않는 완전히 거짓말 웨이퍼 표면(그림 참조). 이러한 부분적으로 패턴 화 된 다이는 완전한 Ic 를 나타내지 않으므로 기능 부품으로 판매 할 수 없습니다.
개선의 이 간단한 공식적으로 가장자리를 추가 보정 계정 부분에서 죽는 가장자리에서 일반적인 것이 더 중요할 때 지역의 죽은 큰에 비해 총 지역의 웨이퍼. 에서 다른 제한하는 경우(미소하게 작은 사망 또는 무한히 큰 웨이퍼),가장자리는 정정을 무시할 수 있습니다.
보정 계수 또는 보정 용어는 일반적으로 De Vries 가 인용 한 형태 중 하나를 취합니다:
D P W=π d2 4S−π d2S{\displaystyle DPW={\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}-{\frac{\displaystyle\pi d}{\sqrt{2}}}}
(면적 비율-경계선(죽을 대각선 길이))또는 D P W=(π d2 4S)exp(−2S/d){\displaystyle DPW=\left({\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}\right)\exp(-2{\sqrt{S}}/d)}
(면적 비율 조정에 의하여 수 인자)또는 D P W=π d2 4S(1−2S d)2{\displaystyle DPW={\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}\left(1-{\frac{\displaystyle2{\sqrt{S}}}{d}}\right)^{2}}
(면적 비율을 확장하여 다항식 factor).
연구 결과를 비교한 분석적 수식을 brute-force 계산 결과는 수식 만들 수 있습니다 더 정확한을 통해,실용적인 범위의 죽 크기와 비율을 조정함으로써,의 계수를 수정한 값은 위 또는 아래 화합과 교체하여 선형 다 차원 S{\displaystyle{\sqrt{S}}}
로(H+W)/2{\displaystyle(H+W)/2}
(평균 측 길이)의 경우에는 죽으면 큰 화면 비율:D P W=π d2 4S−0.58∗π d S{\displaystyle DPW={\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}-0.58^{*}{\frac{\displaystyle\pi d}{\sqrt{S}}}}
D P W=(π d2 4S)exp(−2.32∗S/d){\displaystyle DPW=\left({\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}\right)\exp(-2.32^{*}{\sqrt{S}}/d)}
D P W=π d2 4S(1−1.16∗S d)2{\displaystyle DPW={\frac{\displaystyle\pi d^{2}}{4S}}\left(1-{\frac{\displaystyle1.16^{*}{\sqrt{S}}}{d}}\right)^{2}}
.
크리스탈 orientationEdit
웨이퍼에서 성장 결정하는 데 일정한 결정 구조,가을 갖는 실리콘 다이아몬드 입방 구조물 격자와 간격의 5.430710Å(0.5430710nm). 웨이퍼로 절단 할 때,표면은 결정 배향으로 알려진 몇 가지 상대 방향 중 하나로 정렬됩니다. 방향은(100)또는(111)면이 실리콘에 가장 일반적인 밀러 인덱스에 의해 정의됩니다.단결정의 구조적 및 전자적 특성 중 많은 부분이 매우 이방성이기 때문에 방향이 중요합니다. 이온 주입 깊이는 각 방향이 수송을위한 별개의 경로를 제공하기 때문에 웨이퍼의 결정 방향에 따라 달라집니다.
웨이퍼 분열은 일반적으로 잘 정의 된 몇 가지 방향에서만 발생합니다. 점수에 따라 웨이퍼열 비행기할 수 있도록 쉽게 개별 칩으로 절단(“죽으면”)그래서 하는 수십억의 개별 회로 요소에 평균 웨이퍼으로 구분할 수 있는 많은 개별적인 회로입니다.
Crystallographic 방향 notchesEdit
웨이퍼에서는 200mm 직경이 아파트로 절단 하나 이상의 양을 나타내는 crystallographic 비행기의 웨이퍼(일반적으로{110}얼굴). 에서 이전 세대 웨이퍼 한 쌍의 아파트에서는 또한 다른 각도 전달 도핑은 유형(그림 참조에 대한 규칙). 웨이퍼의 200mm 의 직경과 위에 사용하는 하나의 작은 수준의 전달하는 웨이퍼 방향 없이 시각적으로 표시하는 도핑은 유형입니다.
불순 dopingEdit
실리콘 웨이퍼은 일반적으로 않는 100%순수한 실리콘 아니지만,대신으로 형성되는 초기 불순물 도핑 농도를 사 1013 및 1016 원자 당 cm3 의 붕소,인,비소 또는 안티모니하는 추가 녹아을 정의 웨이퍼 중 하나로 일괄 n 유형 또는 p 형입니다. 그러나,cm3 당 5×1022 원자의 단결정 실리콘의 원자 밀도와 비교할 때,이것은 여전히 99.9999%보다 큰 순도를 제공한다. 웨이퍼는 또한 초기에 일부 간질 산소 농도로 제공 될 수있다. 탄소 및 금속 오염은 최소로 유지됩니다. 전이 금속은 특히 전자 응용을 위해 10 억 농도 당 부품 이하로 유지되어야합니다.