standard wafer sizesEdit

SiliconEdit

napolitane de siliciu sunt disponibile într-o varietate de diametre de la 25.4 mm (1 inch) la 300 mm (11.8 Inch). Fabricile de fabricare a semiconductorilor, cunoscute în mod colocvial sub numele de fab-uri, sunt definite de diametrul plachetelor pe care sunt pregătite să le producă. Diametrul a crescut treptat pentru a îmbunătăți debitul și a reduce costurile cu fab-ul actual de ultimă generație folosind 300 mm, cu o propunere de adoptare a 450 mm. Intel, TSMC și Samsung au efectuat separat cercetări până la apariția fab-urilor „prototip” (cercetare) de 450 mm, deși rămân obstacole serioase.

2-inch (51 mm), 4-inch (100 mm), 6-inch (150 mm), și 8-inch (200 mm) napolitane

plachetele cultivate cu alte materiale decât siliciul vor avea grosimi diferite față de o plachetă de siliciu cu același diametru. Grosimea plăcii este determinată de rezistența mecanică a materialului utilizat; placheta trebuie să fie suficient de groasă pentru a-și susține propria greutate fără a crăpa în timpul manipulării. Grosimile tabelate se referă la momentul introducerii acestui proces și nu sunt neapărat corecte în prezent, de exemplu, procesul IBM BiCMOS7WL este pe 8 în napolitane, dar acestea au doar o grosime de 200um. Greutatea plăcii crește împreună cu grosimea și diametrul acesteia.

creșteri istorice ale dimensiunii placheteedit

o etapă de fabricare a plachetelor unitare, cum ar fi o etapă de etch, poate produce mai multe cipuri proporționale cu creșterea suprafeței plachetelor, în timp ce costul etapei de fabricare a unităților crește mai lent decât zona plachetelor. Aceasta a fost baza de cost pentru creșterea dimensiunii napolitane. Conversia la napolitane de 300 mm de la napolitane de 200 mm a început cu seriozitate în 2000 și a redus prețul pe matriță cu aproximativ 30-40%. Napolitane diametru mai mare permite mai mor pe napolitana.

Fotovoltaicedit

dimensiunea plachetei M1 (156,75 mm) este în proces de eliminare treptată în China începând cu 2020. Un număr de dimensiuni nestandard a apărut, astfel încât eforturile de a produce standardul M10 (182 mm) este un efort continuu. La fel ca semiconductor cousin, reducerea costurilor este principalul motor, în ciuda faptului că cerințele de puritate sunt complet diferite.

propunere de tranziție de 450 mm

există o rezistență considerabilă la tranziția de 450 mm, în ciuda posibilei îmbunătățiri a productivității, din cauza îngrijorării cu privire la randamentul insuficient al investiției. Există, de asemenea, probleme legate de creșterea variației plăcii inter-die / edge-to-edge și a defectelor suplimentare de margine. Se preconizează că plachetele de 450 mm vor costa de 4 ori mai mult decât plachetele de 300 mm, iar costurile echipamentelor vor crește cu 20 până la 50%. Echipamentele de fabricare a semiconductorilor cu costuri mai mari pentru napolitane mai mari cresc costul fabricilor de 450 mm (instalații sau fabrici de fabricare a semiconductorilor). Litograful Chris Mack a susținut în 2012 că prețul total pe matriță pentru plachetele de 450 mm ar fi redus cu doar 10-20% față de plachetele de 300 mm, deoarece peste 50% din costurile totale de prelucrare a plachetelor sunt legate de litografie. Conversia la napolitane mai mari de 450 mm ar reduce prețul pe matriță numai pentru operațiunile de proces, cum ar fi etch, unde costul este legat de numărul de napolitane, nu de zona de napolitane. Costul pentru procese precum litografia este proporțional cu suprafața plachetei, iar plachetele mai mari nu ar reduce contribuția litografiei la costul matriței. Nikon a planificat să livreze echipamente de litografie de 450 mm în 2015, cu producție de volum în 2017. În noiembrie 2013, ASML a întrerupt dezvoltarea echipamentelor de litografie de 450 mm, citând calendarul incert al cererii producătorului de cipuri.

cronologia pentru 450 mm nu a fost fixată. În 2012, era de așteptat ca producția de 450 mm să înceapă în 2017, ceea ce nu și-a dat seama niciodată. Mark Durcan, pe atunci CEO al Micron Technology, a declarat în februarie 2014 că se așteaptă ca adoptarea de 450 mm să fie amânată pe termen nelimitat sau întreruptă. „Nu sunt convins că 450 mm se va întâmpla vreodată, dar, în măsura în care se întâmplă, este o cale lungă în viitor. Nu există o mulțime de necesitate pentru Micron, cel puțin în următorii cinci ani, pentru a cheltui o mulțime de bani pe 450mm. există o mulțime de investiții care trebuie să meargă mai departe în comunitatea de echipamente pentru a face acest lucru. Iar valoarea de la sfârșitul zilei – pentru ca clienții să cumpere acel echipament-cred că este dubioasă.”Începând cu martie 2014, Intel Corporation se aștepta la o implementare de 450 mm până în 2020 (până la sfârșitul acestui deceniu). Mark LaPedus de semiinginerie.com a raportat la mijlocul anului 2014 că producătorii de cipuri au întârziat adoptarea a 450 mm „pentru viitorul previzibil.”Potrivit acestui raport, unii observatori se așteptau la 2018 până în 2020, în timp ce G. Dan Hutcheson, directorul executiv al VLSI Research, nu a văzut fabs de 450 mm care să intre în producție până în 2020 până în 2025.

pasul de până la 300 mm a necesitat modificări majore, fabricile complet automatizate folosind napolitane de 300 mm față de fabricile abia automatizate pentru napolitane de 200 mm, parțial pentru că un FOUP pentru napolitane de 300 mm cântărește aproximativ 7,5 kilograme atunci când este încărcat cu 25 de napolitane de 300 mm, unde un SMIF cântărește aproximativ 4.8 kilograme atunci când sunt încărcate cu 25 de napolitane de 200 mm, necesitând astfel de două ori cantitatea de rezistență fizică de la lucrătorii din fabrică și creșterea oboselii. 300mm FOUPs au mânere, astfel încât acestea pot fi încă fi mutat de mână. Foup-urile de 450 mm cântăresc 45 de kilograme atunci când sunt încărcate cu 25 de napolitane de 450 mm, astfel sunt necesare macarale pentru a manipula manual Foup-urile, iar mânerele nu mai sunt prezente în FOUP. Foup – urile sunt deplasate folosind sisteme de manipulare a materialelor de la Muratec sau Daifuku. Aceste investiții majore au fost întreprinse în încetinirea creșterii economice în urma bulei dot-com, rezultând o rezistență uriașă la modernizarea la 450 mm până în intervalul de timp inițial. Pe rampă-până la 450 mm, lingourile de cristal vor fi de 3 ori mai grele (greutatea totală o tonă metrică) și vor dura de 2-4 ori mai mult pentru a se răci, iar timpul de proces va fi dublu. Cu toate acestea, dezvoltarea de napolitane de 450 mm necesită o inginerie semnificativă, timp și costuri pentru a fi depășite.

estimare analitică a numărului de matrițeedit

pentru a minimiza costul pe matriță, producătorii doresc să maximizeze numărul de matrițe care pot fi realizate dintr-o singură napolitană; matrițele au întotdeauna o formă pătrată sau dreptunghiulară datorită constrângerii de tăiere a napolitanelor. În general, aceasta este o problemă complexă din punct de vedere computațional, fără soluție analitică, dependentă atât de zona matrițelor, cât și de raportul lor de aspect (pătrat sau dreptunghiular) și de alte considerente, cum ar fi lățimea scribelinei sau a benzii de ferăstrău și spațiu suplimentar ocupat de aliniere și structuri de testare. Rețineți că formulele brute DPW reprezintă numai zona de napolitane care se pierde deoarece nu poate fi utilizată pentru a face matrițe complete fizic; calculele brute DPW nu iau în considerare pierderea randamentului din cauza defectelor sau a problemelor parametrice.

Wafermap care prezintă matrițe complet modelate și matrițe parțial modelate care nu se află complet în placă.

cu toate acestea, numărul de matrițe brute pe placă (DPW) poate fi estimat începând cu aproximarea de ordinul întâi sau raportul dintre suprafața plăcii și suprafața plăcii,

D P W = 2 4 S {\displaystyle DPW=\left\lfloor {\frac {\pi d^{2}}{4S}}\right\rfloor }

,

unde d {\displaystyle d}

este diametrul plachetei (de obicei în mm) și s {\displaystyle S}

dimensiunea fiecărei matrițe (mm2), inclusiv lățimea scribeline (sau în cazul unei benzi de ferăstrău, tăietura plus o toleranță). Această formulă afirmă pur și simplu că numărul de matrițe care se pot încadra pe placă nu poate depăși suprafața plăcii împărțită la suprafața fiecărei matrițe individuale. Acesta va supraestima întotdeauna adevăratul DPW brut cel mai bun caz, deoarece include zona matrițelor parțial modelate care nu se află complet pe suprafața plachetei (a se vedea figura). Aceste matrițe parțial modelate nu reprezintă circuite integrate complete, deci nu pot fi vândute ca părți funcționale. rafinările acestei formule simple adaugă de obicei o corecție a marginii, pentru a ține cont de matrițele parțiale de pe margine, care, în general, vor fi mai semnificative atunci când suprafața matriței este mare în comparație cu suprafața totală a plăcii. În celălalt caz limitativ (matrițe infinitezimal mici sau napolitane infinit de mari), corecția marginii este neglijabilă.

factorul de corecție sau termenul de corecție ia în general una dintre formele citate de De Vries:

D P W = 2 4 S − 2 s {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}-{\frac {\displaystyle \pi d}{\sqrt {2s}}}}

(raportul ariei – circumferință/(lungimea diagonalei matriței)) sau D P W = ( 2 4 s ) exp ( − 2 S / D ) {\displaystyle DPW=\stânga({\frac {\displaystyle \Pi d^{2}}{4S}}\dreapta)\exp(-2{\sqrt {S}}/D)}

(raportul ariei scalat de un factor exponențial) sau D P W = D 2 4 s ( 1 − 2 S D ) 2 {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\stânga(1-{\frac {\displaystyle 2{\sqrt {S}}}{D}}\dreapta)^{2}}

(raportul ariei scalat de un factor polinomial).

studiile care compară aceste formule analitice cu rezultatele de calcul ale forței brute arată că formulele pot fi făcute mai precise, pe intervale practice de dimensiuni ale matriței și rapoarte de aspect, prin ajustarea coeficienților corecțiilor la valori deasupra sau sub unitate și prin înlocuirea dimensiunii liniare a matriței s {\displaystyle {\sqrt {s}}}

cu ( H + W ) / 2 {\displaystyle (H+W)/2}

(lungimea medie a laturii) în cazul matrițelor cu un raport de aspect mare: d p w = 2 4 s-0.58 d s {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}-0,58^{ * } {\frac {\displaystyle \pi d} {\sqrt {s}}}}

sau D P W = ( 24 S ) exp ( − 2.32 s / d ) {\displaystyle DPW=\stânga({\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\dreapta)\exp(-2.32^{*}{\sqrt {s}}/d)}

sau D P W = 2 4 s ( 1 − 1.16% S D ) 2 {\displaystyle DPW={\frac {\displaystyle \pi d^{2}}{4S}}\stânga(1-{\frac {\displaystyle 1.16^{*}{\sqrt {S}}}{D}}\dreapta)^{2}}

.

orientare cristalină

structura cristalină cubică diamantată a unei celule de siliciu

apartamentele pot fi folosite pentru a indica dopajul și orientarea cristalografică. Roșu reprezintă materialul care a fost eliminat.

plachetele sunt cultivate din cristal având o structură cristalină regulată, cu siliciu având o structură cubică diamantată cu o distanță între zăbrele de 5,430710 Irak (0,5430710 nm). Când este tăiată în napolitane, suprafața este aliniată într-una din mai multe direcții relative cunoscute sub numele de orientări cristaline. Orientarea este definită de indicele Miller cu fețele (100) sau (111) fiind cele mai frecvente pentru siliciu.Orientarea este importantă, deoarece multe dintre proprietățile structurale și electronice ale unui singur cristal sunt foarte anizotrope. Adâncimile de implantare a ionilor depind de orientarea cristalului plăcii, deoarece fiecare direcție oferă căi distincte pentru transport.

clivajul plachetelor apare de obicei doar în câteva direcții bine definite. Notarea napolitanei de-a lungul planurilor de clivaj îi permite să fie tăiată cu ușurință în jetoane individuale („matrițe”), astfel încât miliardele de elemente de circuit individuale de pe o placă medie să poată fi separate în multe circuite individuale.

crestături de orientare Cristalograficăedit

napolitane sub 200 mm diametru au apartamente tăiate în una sau mai multe laturi care indică planurile cristalografice ale napolitanei (de obicei o față {110}). La napolitane de generație anterioară, o pereche de apartamente în unghiuri diferite transmitea suplimentar tipul de dopaj (vezi ilustrația pentru convenții). Plachetele cu diametrul de 200 mm și mai sus utilizează o singură crestătură mică pentru a transmite orientarea plachetei, fără indicații vizuale de tip doping.

doparea Impuritățiiedit

plachetele de siliciu nu sunt în general 100% siliciu pur, ci sunt formate în schimb cu o concentrație inițială de dopaj de impuritate între 1013 și 1016 atomi pe cm3 de bor, fosfor, arsenic sau antimoniu care se adaugă la topire și definește placheta fie ca tip N în vrac, fie ca tip P. Cu toate acestea, în comparație cu densitatea atomică a siliciului cu un singur cristal de 5 1022 de atomi pe cm3, aceasta oferă încă o puritate mai mare de 99,9999%. Plachetele pot fi, de asemenea, prevăzute inițial cu o anumită concentrație de oxigen interstițial. Contaminarea cu Carbon și metal este menținută la minimum. Metalele de tranziție, în special, trebuie menținute sub concentrațiile de părți pe miliard pentru aplicațiile electronice.