logo
transparent transparent

Szczegóły bloga

Created with Pixso. Dom Created with Pixso. Blog Created with Pixso.

Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania

Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania

2026-09-02

Płytki krzemowesą podstawowymi substratami stosowanymi w produkcji półprzewodników. Od układów scalonych i czujników MEMS po urządzenia zasilania, fotonikę i zaawansowane opakowania,średnica i grubość płytki krzemowej bezpośrednio wpływają na kompatybilność sprzętu, stabilność mechaniczna, wydajność procesu i koszty produkcji.

Wśród dostępnych w handlu substratów krzemowychPłytki 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mmKażdy średnik jest związany z typowymi standardami grubości i różnymi scenariuszami zastosowań.

W niniejszym przewodniku wyjaśniono wspólne normy średnicy i grubości płytek krzemowych, dlaczego grubość rośnie wraz z wielkością płytki,i jak wybrać prawidłową specyfikację płytki dla różnych zastosowań półprzewodników.


najnowsze wiadomości o firmie Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania  0

1Dlaczego średnica płytek krzemowych ma znaczenie

Średnica płytki krzemowej określa użytkową powierzchnię dostępną do wytwarzania urządzenia.

Większa płytka może pomieścić więcej półprzewodników w tym samym cyklu przetwarzania.to może znacząco poprawić wydajność produkcji i zmniejszyć koszty produkcji na chip.

Do najczęstszych komercyjnych średnic płytek należą:

  • 100 mm ′′ 4 cali
  • 150 mm ′′ 6 cali
  • 200 mm ′′ 8 cali
  • 300 mm ′′ 12 cali

Mniejsze płytki, takie jak 2-calowe i 3-calowe podłoże, są nadal stosowane w laboratoriach badawczych i niektórych specjalistycznych zastosowaniach półprzewodnikowych, ale są mniej powszechne w nowoczesnej produkcji przemysłowej.

Przejście w kierunku większych płytek nastąpiło stopniowo, ponieważ sprzęt do wytwarzania półprzewodników stał się bardziej zaawansowany.

Jednak większe płytki wymagają bardziej zaawansowanych systemów obsługi, procesów polerowania i urządzeń produkcyjnych.

Z tego powodu wybór średnicy płytki nie polega jedynie na wyborze największego dostępnego rozmiaru.

2Typowe normy średnicy i grubości płytek krzemowych

Poniższe wartości przedstawiają powszechnie stosowane grubości nominalne standardowych płytek krzemowych.

Średnica płytki Powszechny rozmiar Typowa grubość
100 mm 4 cali około 525 μm
150 mm 6 cali około 675 μm
200 mm 8 cali około 725 μm
300 mm 12 cali około 775 μm

Wartości te powinny być traktowane raczej jako typowe odniesienia branżowe niż jako uniwersalne wymagania.

Faktyczna grubość płytki może się różnić w zależności od:

  • Proces produkcji półprzewodników
  • Orientacja kryształowa
  • Rodzaj dopantu
  • Odporność
  • Wymóg polerowania
  • Struktura urządzenia
  • Wymóg wytrzymałości mechanicznej
  • Specyfikacja klienta

Zastosowane płytki krzemowe mogą być również produkowane z grubościami znacznie różniącymi się od wartości standardowych.

3. 100 mm płytki krzemowej

APłytki krzemowe o średnicy 100 mm, powszechnie nazywany4-calowa płytka krzemowa, pozostaje szeroko stosowana w badaniach, MEMS, czujnikach i specjalistycznych urządzeniach półprzewodnikowych.

Typowa grubość

Wspólna grubość nominalna wynosi mniej więcej:

525 μm

Często dostępne są również grubości na zamówienie.

Zalety płytek 100 mm

W porównaniu z większymi płytkami, płytki 100 mm zapewniają kilka praktycznych zalet.

Wymagają one tańszego sprzętu i są stosunkowo łatwe w obsłudze podczas przetwarzania w laboratorium lub w skali pilotażowej.

W przypadku firm rozwijających nowe urządzenia półprzewodnikowe wykorzystanie płytek 100 mm może zmniejszyć koszty eksperymentalnej produkcji.

Są one szczególnie przydatne, gdy wielkość produkcji jest stosunkowo mała.

Ogólne zastosowania

Płytki krzemowe o średnicy 100 mm są często stosowane do:

  • Badania nad półprzewodnikami
  • Laboratoria uniwersyteckie
  • Rozwój MEMS
  • Produkcja czujników
  • Badania fotoniki
  • Prototypy urządzeń zasilania
  • Urządzenia mikrofluidowe
  • Rozwój procesów półprzewodnikowych

Wiele specjalnych specyfikacji płytek jest również dostępnych w tej średnicy ze względu na szeroki zakres zastosowań badawczych.

4. 150 mm silikonowa płytka

A150 mm płytki krzemowej, znany również jako6-calowa płytka, stanowi ważny przejście między substratami w skali laboratoryjnej a płytkami przemysłowymi o większej objętości.

Typowa grubość

Wspólna grubość nominalna wynosi mniej więcej:

675 μm

W zależności od procesu produkcji mogą być również wymagane specyfikacje grubości na zamówienie.

Dlaczego płytki 150 mm są nadal powszechnie używane

Chociaż dostępne są większe rozmiary płytek, wiele ugruntowanych linii produkcyjnych półprzewodników nadal działa z wyposażeniem 150 mm.

Zastąpienie całej linii produkcyjnej półprzewodników większym sprzętem płytkowym wymaga znacznych inwestycji.

W rezultacie płytki 150 mm pozostają ważne dla dojrzałych technologii półprzewodnikowych.

Typowe zastosowania

Do najczęstszych zastosowań należą:

  • Urządzenia półprzewodnikowe analogowe
  • Pozostałe elementy półprzewodników
  • Czujniki MEMS
  • Elektronika samochodowa
  • Urządzenia półprzewodnikowe przemysłowe
  • Elektronika mocy
  • Urządzenia optoelektroniczne

W przypadku produkcji średniej wielkości płytki 150 mm mogą zapewnić skuteczną równowagę między kosztami produkcji a wydajnością produkcji.

5. 200 mm płytki krzemowej

APłytki krzemowe o średnicy 200 mm, powszechnie nazywany8-calowa płytka krzemowa, jest jednym z najważniejszych rozmiarów płytek stosowanych w produkcji półprzewodników.

Typowa grubość

Standardowa grubość nominalna wynosi zwykle około:

725 μm

Płytki 200 mm są szeroko stosowane na ugruntowanych liniach produkcyjnych o dużej objętości.

Dlaczego 200-milimetrowe płytki są nadal ważne

Chociaż zaawansowane fabryki półprzewodników coraz częściej wykorzystują płytki 300 mm, platforma 200 mm pozostaje niezwykle ważna dla dojrzałych technologii półprzewodnikowych.

Wiele produktów półprzewodnikowych nie wymaga najnowszych węzłów procesowych.

W przypadku tych urządzeń obsługa linii produkcyjnej o długości 200 mm może zapewnić doskonałą ekonomię produkcji.

Ogólne zastosowania

200 mm płytki krzemowe są szeroko stosowane w:

  • Urządzenia półprzewodnikowe
  • Czujniki MEMS
  • Elektronika samochodowa
  • Układy integracyjne analogowe
  • Urządzenia RF
  • Czujniki obrazu CMOS
  • Elektronika przemysłowa
  • IC sterowników wyświetlaczy

Wzrost liczby pojazdów elektrycznych, automatyzacji przemysłowej i czujników nadal wspiera silne zapotrzebowanie na produkcję półprzewodników o średnicy 200 mm.

6. 300 mm płytki krzemowej

AWafelki krzemowe 300 mm, zwany również12-calowa płytka krzemowa, jest obecnie dominującą platformą do zaawansowanej produkcji półprzewodników dużych objętości.

Typowa grubość

Standardowa grubość nominalna wynosi mniej więcej:

775 μm

Ze względu na większą średnicę płytki 300 mm wymagają większej grubości, aby utrzymać sztywność mechaniczną podczas obróbki.

Zalety płytek 300 mm

Główną zaletą płytki 300 mm jest duża powierzchnia użytkowa.

W porównaniu z płytką 200 mm, podłoże 300 mm zapewnia znacznie więcej powierzchni do wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych.

Pozwala to producentom produkować więcej chipów podczas każdego cyklu produkcyjnego.

W przypadku produkcji bardzo dużych ilości może to zmniejszyć koszty przetwarzania na matrycę.

Typowe zastosowania

Płytki 300 mm są powszechnie stosowane do:

  • Zaawansowane procesory
  • Urządzenia pamięci
  • Układy logiczne
  • Wysokiej wydajności obliczeń
  • Procesory AI
  • Produkcja CMOS w dużych ilościach
  • Odlewniki półprzewodników zaawansowanych
  • Chipy elektroniki użytkowej

Jednak linie produkcyjne półprzewodników 300 mm wymagają szerokiej automatyzacji i bardzo dużych inwestycji kapitałowych.

Z tego względu wielkość tej płytki jest powszechnie stosowana przez dużych producentów półprzewodników.

7Dlaczego grubość płytki wzrasta wraz z średnicą?

Częste pytanie brzmi: dlaczego większe płytki krzemowe są zazwyczaj grubsze?

Głównym powodem jest stabilność mechaniczna.

W miarę wzrostu średnicy płytki, podłoże staje się bardziej podatne na gięcie i deformację.

Płytka musi pozostać wystarczająco sztywna podczas etapów przetwarzania półprzewodników, takich jak:

  • Robotyczne obróbki płytek
  • Wyrzucanie próżniowe
  • Pozostałe
  • Litografia
  • Etycja plazmowa
  • Depozycje cienkofyłowe
  • Czyszczenie na mokro
  • Inspekcja
  • Metrologia

Jeśli duża płytka jest zbyt cienka, może wystąpić nadmierna łuk, warp lub nawet mechaniczne złamanie.

Zwiększenie grubości płytki poprawia sztywność konstrukcyjną i zmniejsza ryzyko uszkodzenia.

Dlatego typowa płytka krzemowa o grubości 300 mm jest znacznie grubsza niż płytka o grubości 100 mm.

8. Tolerancja grubości płytki

Sama grubość nominalna nie określa w pełni wymiarowej jakości płytki.

Kupujący powinni również zwrócić uwagę natolerancja grubościa takżeZmiana grubości całkowitej, powszechnie określane jako TTV.

Tolerancja grubości

Tolerancja grubości określa dopuszczalne odchylenie od docelowej grubości płytki.

Na przykład płytkę można określić jako:

725 ± 20 μm

Oznacza to, że grubość gotowej płytki musi pozostać w określonym zakresie.

Zmiana grubości całkowitej

TTV mierzy różnicę między maksymalną a minimalną grubością płytki na całym podłożu.

Obniżenie TTV jest szczególnie ważne w zastosowaniach obejmujących:

  • Wiązanie płytek
  • Litografia
  • Zaawansowane opakowania
  • Produkcja MEMS
  • Szlifowanie precyzyjne
  • Przetwarzanie płytek cienkich

Płytka może mieć prawidłową średnią grubość, a jednocześnie mieć nadmierne zmiany grubości.

W związku z tym zarówno grubość nominalna, jak i TTV powinny być uwzględnione w specyfikacjach krytycznych płytek.

9Łuk i warp są również ważne.

Specyfikacje grubości powinny być zazwyczaj oceniane wraz z łukiem i warp'em płytki.

Pochyl się

Łuk opisuje odchylenie środka płytki od płaszczyzny odniesienia.

Warp.

Warp reprezentuje całkowite odchylenie powierzchni płytki od płaskiej płaszczyzny odniesienia.

Nadmierne łuk lub warp mogą powodować problemy podczas:

  • Położenie litografii
  • Wiązanie płytek
  • Wyrzucanie próżniowe
  • Szlifowanie
  • Inspekcja
  • Zautomatyzowana obsługa

Większe płytki są szczególnie wrażliwe na te parametry geometryczne.

Dlatego aplikacje precyzyjnych półprzewodników mogą wymagać ścisłych ograniczeń dla TTV, łuku i warp.

10. Standardowa grubość vs.

Standardowe grubości płytek są wygodne, ponieważ są kompatybilne ze wspólnym sprzętem półprzewodnikowym.

Jednak wiele zastosowań wymaga dostosowanej grubości.

Wykorzystuje się do produkcji płytek krzemowych przeznaczonych do zastosowań takich jak:

  • Opakowania z cienkiej płytki
  • Diafragmy MEMS
  • Tymczasowe wiązanie płytek
  • Urządzenia półprzewodnikowe
  • Pozostałe, o masie nieprzekraczającej 1 kg
  • Czujniki
  • Fotonika
  • Zaawansowane opakowania

W zależności od zastosowania płytki mogą być mielone mechanicznie, wytarte chemicznie lub polerowane w celu osiągnięcia wymaganej ostatecznej grubości.

Ultracienkie płytki często wymagają tymczasowego wiązania się z płytką nośną, ponieważ ich wytrzymałość mechaniczna staje się niewystarczająca do konwencjonalnej obsługi.

11. Orientacja płytek krzemowych

Średnica i grubość to tylko część pełnej specyfikacji płytek krzemowych.

Orientacja kryształu to kolejny ważny parametr.

Dwa najczęstsze orientacje krzemu to:

Si (100)

a także

Si (111)

(100) krzemu jest szeroko stosowany w produkcji CMOS, MEMS i wielu ogólnych zastosowań półprzewodników.

(111) Krzem jest często wybierany do specjalistycznych urządzeń półprzewodnikowych, badań i niektórych struktur MEMS.

Prawidłowa orientacja zależy od struktury urządzenia i procesu produkcji.

12P-Type vs. N-Type Silicon Wafers

Płytki krzemowe można również klasyfikować według rodzaju przewodności.

Krzemowy typu P

P-typowe płytki są zwykle dopywane borem.

Zawierają dziury jako większość nośników ładunku.

Krzemowy typu N

Płytki krzemowe typu N mogą być dopytowane elementami takimi jak:

  • Fosfor
  • Arsen
  • Antimon

Elektrony są większością nośników ładunku.

Wybór między krzemieniem typu P a N zależy od architektury urządzenia półprzewodnikowego.

13Rezystywność płytek krzemowych

Odporność elektryczna jest kolejnym ważnym parametrem zakupu.

Odporność płytek krzemowych może wahać się od bardzo niskich wartości dla substratów silnie dopingowanych do niezwykle wysokich wartości dla zastosowań o wysokiej odporności.

Typowe zastosowania wymagające starannie kontrolowanej odporności obejmują:

  • Urządzenia RF
  • Czujniki
  • Półprzewodniki mocy
  • MEMS
  • Fotonika
  • Obwody zintegrowane

W celu uzyskania oferty nabywcy powinni określić wymagany zakres odporności zamiast po prostu żądać materiału typu P lub N.

14. SSP vs DSP płytki krzemowe

Płytki krzemowe są powszechnie dostępne jako:

SSP

Jedna powierzchnia jest polerowana, a druga strona pozostaje stosunkowo szorstka.

Płytki SSP są powszechnie stosowane do przetwarzania półprzewodników standardowych i wielu zastosowań badawczych.

DSP

Obie powierzchnie są wypolerowane.

Płytki DSP są często wymagane do:

  • MEMS
  • Wiązanie płytek
  • Aplikacje optyczne
  • Zaawansowane opakowania
  • Precyzyjna metrologia

Należy również określić wymagania dotyczące chropowitości powierzchni, gdy wymagane jest wysoce wysokiej jakości polerowanie.

15Identyfikacja płaskości i wcięcia

Identyfikacja krawędzi płytki ewoluowała wraz ze wzrostem średnicy płytki.

Mniejsze płytki krzemowe często używają płaskich płytek do identyfikacji orientacji.

Większe płytki zazwyczaj używają wcięcia.

Na przykład:

  • Wiele płytek 100 mm i 150 mm używa płaskich
  • Wafle 200 mm i 300 mm zazwyczaj używają wcięć

Wycięcie lub płaskość pozwala sprzętowi półprzewodnikowemu określić orientację kryształu i ustawienie płytki.

Dokładna identyfikacja orientacji jest szczególnie ważna w zautomatyzowanych systemach obsługi płytek.

16. Wybór właściwej średnicy płytki

Odpowiednia średnica płytki zależy przede wszystkim od sprzętu produkcyjnego i wielkości produkcji.

Wybierz 100 mm, gdy:

  • Prowadzenie badań laboratoryjnych
  • Rozwój procesów półprzewodnikowych
  • Produkcja niewielkich ilości
  • Korzystanie z istniejącego sprzętu 4-calowego

Wybierz 150 mm, gdy:

  • Produkcja półprzewodników dojrzałych
  • Wytwarzanie MEMS lub sensorów
  • Produkcja wyrobów specjalnych
  • Wykorzystanie ustalonego 6-calowego sprzętu

Wybierz 200 mm, gdy:

  • Produkcja półprzewodników samochodowych
  • Urządzenia wytwarzające energię
  • Wykonywanie procesów dojrzałych o dużej objętości
  • Wykorzystanie ustalonych linii produkcyjnych 8-calowych

Wybierz 300 mm Kiedy:

  • Produkcja zaawansowanych układów scalonych
  • Produkcja bardzo dużych ilości
  • Produkcja pamięci lub zaawansowanej logiki
  • Wykorzystanie wysoce zautomatyzowanych fabryk półprzewodników

W większości przypadków zgodność sprzętu jest pierwszym czynnikiem, który określa średnicę płytki.

17Lista kontrolna specyfikacji płytek krzemowych

Przed zakupem płytek krzemowych warto przygotować pełną specyfikację techniczną.

Ważne parametry obejmują:

  • Materiał płytkowy
  • Średnica
  • Gęstość
  • Tolerancja grubości
  • Orientacja kryształowa
  • Typ P lub typ N
  • Dopant
  • Odporność
  • TTV
  • Pochyl się
  • Warp.
  • SSP lub DSP
  • Nierówność powierzchni
  • Specyfikacja płaska lub wcięta
  • Profil krawędzi
  • Wymóg dotyczący cząstek
  • Ilość
  • Wymogi dotyczące opakowań

Zapewnienie tych parametrów pomaga producentowi płytki ocenić, czy można użyć standardowego materiału zapasowego, czy wymagane jest dostosowane przetwarzanie.

18Wniosek

Średnica i grubość płytek krzemowych należą do najbardziej podstawowych, ale ważnych parametrów wyboru podłoża półprzewodnika.

Najczęściej stosowane rozmiary płytek to:100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, o typowej grubości nominalnej około525 μm, 675 μm, 725 μm i 775 μm, odpowiednio.

Mniejsze płytki pozostają cenne dla badań, MEMS i specjalistycznej produkcji półprzewodników, podczas gdy płytki 200 mm nadal wspierają dużą część dojrzałej produkcji półprzewodników przemysłowych.W międzyczasie, 300 mm płytki dominują zaawansowane, dużych objętości produkcji półprzewodników.

Wybór odpowiedniej płytki wymaga jednak więcej niż wyboru samej średnicy i grubości.

Orientacja kryształu, rodzaj przewodności, rezystywność, stan polerowania, TTV, łuk, warp i jakość powierzchni powinny być uwzględnione razem.

W przypadku producentów półprzewodników, laboratoriów badawczych i programistów urządzeń,wyraźne określenie tych specyfikacji pomaga zapewnić, że wybrana płytka krzemowa jest w pełni zgodna zarówno z procesem wytwarzania, jak i z wymaganiami urządzenia końcowego.

transparent
Szczegóły bloga
Created with Pixso. Dom Created with Pixso. Blog Created with Pixso.

Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania

Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania

Płytki krzemowesą podstawowymi substratami stosowanymi w produkcji półprzewodników. Od układów scalonych i czujników MEMS po urządzenia zasilania, fotonikę i zaawansowane opakowania,średnica i grubość płytki krzemowej bezpośrednio wpływają na kompatybilność sprzętu, stabilność mechaniczna, wydajność procesu i koszty produkcji.

Wśród dostępnych w handlu substratów krzemowychPłytki 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mmKażdy średnik jest związany z typowymi standardami grubości i różnymi scenariuszami zastosowań.

W niniejszym przewodniku wyjaśniono wspólne normy średnicy i grubości płytek krzemowych, dlaczego grubość rośnie wraz z wielkością płytki,i jak wybrać prawidłową specyfikację płytki dla różnych zastosowań półprzewodników.


najnowsze wiadomości o firmie Przewodnik po średnicach i grubościach płytek krzemowych: standardy 100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, typowe grubości i zastosowania  0

1Dlaczego średnica płytek krzemowych ma znaczenie

Średnica płytki krzemowej określa użytkową powierzchnię dostępną do wytwarzania urządzenia.

Większa płytka może pomieścić więcej półprzewodników w tym samym cyklu przetwarzania.to może znacząco poprawić wydajność produkcji i zmniejszyć koszty produkcji na chip.

Do najczęstszych komercyjnych średnic płytek należą:

  • 100 mm ′′ 4 cali
  • 150 mm ′′ 6 cali
  • 200 mm ′′ 8 cali
  • 300 mm ′′ 12 cali

Mniejsze płytki, takie jak 2-calowe i 3-calowe podłoże, są nadal stosowane w laboratoriach badawczych i niektórych specjalistycznych zastosowaniach półprzewodnikowych, ale są mniej powszechne w nowoczesnej produkcji przemysłowej.

Przejście w kierunku większych płytek nastąpiło stopniowo, ponieważ sprzęt do wytwarzania półprzewodników stał się bardziej zaawansowany.

Jednak większe płytki wymagają bardziej zaawansowanych systemów obsługi, procesów polerowania i urządzeń produkcyjnych.

Z tego powodu wybór średnicy płytki nie polega jedynie na wyborze największego dostępnego rozmiaru.

2Typowe normy średnicy i grubości płytek krzemowych

Poniższe wartości przedstawiają powszechnie stosowane grubości nominalne standardowych płytek krzemowych.

Średnica płytki Powszechny rozmiar Typowa grubość
100 mm 4 cali około 525 μm
150 mm 6 cali około 675 μm
200 mm 8 cali około 725 μm
300 mm 12 cali około 775 μm

Wartości te powinny być traktowane raczej jako typowe odniesienia branżowe niż jako uniwersalne wymagania.

Faktyczna grubość płytki może się różnić w zależności od:

  • Proces produkcji półprzewodników
  • Orientacja kryształowa
  • Rodzaj dopantu
  • Odporność
  • Wymóg polerowania
  • Struktura urządzenia
  • Wymóg wytrzymałości mechanicznej
  • Specyfikacja klienta

Zastosowane płytki krzemowe mogą być również produkowane z grubościami znacznie różniącymi się od wartości standardowych.

3. 100 mm płytki krzemowej

APłytki krzemowe o średnicy 100 mm, powszechnie nazywany4-calowa płytka krzemowa, pozostaje szeroko stosowana w badaniach, MEMS, czujnikach i specjalistycznych urządzeniach półprzewodnikowych.

Typowa grubość

Wspólna grubość nominalna wynosi mniej więcej:

525 μm

Często dostępne są również grubości na zamówienie.

Zalety płytek 100 mm

W porównaniu z większymi płytkami, płytki 100 mm zapewniają kilka praktycznych zalet.

Wymagają one tańszego sprzętu i są stosunkowo łatwe w obsłudze podczas przetwarzania w laboratorium lub w skali pilotażowej.

W przypadku firm rozwijających nowe urządzenia półprzewodnikowe wykorzystanie płytek 100 mm może zmniejszyć koszty eksperymentalnej produkcji.

Są one szczególnie przydatne, gdy wielkość produkcji jest stosunkowo mała.

Ogólne zastosowania

Płytki krzemowe o średnicy 100 mm są często stosowane do:

  • Badania nad półprzewodnikami
  • Laboratoria uniwersyteckie
  • Rozwój MEMS
  • Produkcja czujników
  • Badania fotoniki
  • Prototypy urządzeń zasilania
  • Urządzenia mikrofluidowe
  • Rozwój procesów półprzewodnikowych

Wiele specjalnych specyfikacji płytek jest również dostępnych w tej średnicy ze względu na szeroki zakres zastosowań badawczych.

4. 150 mm silikonowa płytka

A150 mm płytki krzemowej, znany również jako6-calowa płytka, stanowi ważny przejście między substratami w skali laboratoryjnej a płytkami przemysłowymi o większej objętości.

Typowa grubość

Wspólna grubość nominalna wynosi mniej więcej:

675 μm

W zależności od procesu produkcji mogą być również wymagane specyfikacje grubości na zamówienie.

Dlaczego płytki 150 mm są nadal powszechnie używane

Chociaż dostępne są większe rozmiary płytek, wiele ugruntowanych linii produkcyjnych półprzewodników nadal działa z wyposażeniem 150 mm.

Zastąpienie całej linii produkcyjnej półprzewodników większym sprzętem płytkowym wymaga znacznych inwestycji.

W rezultacie płytki 150 mm pozostają ważne dla dojrzałych technologii półprzewodnikowych.

Typowe zastosowania

Do najczęstszych zastosowań należą:

  • Urządzenia półprzewodnikowe analogowe
  • Pozostałe elementy półprzewodników
  • Czujniki MEMS
  • Elektronika samochodowa
  • Urządzenia półprzewodnikowe przemysłowe
  • Elektronika mocy
  • Urządzenia optoelektroniczne

W przypadku produkcji średniej wielkości płytki 150 mm mogą zapewnić skuteczną równowagę między kosztami produkcji a wydajnością produkcji.

5. 200 mm płytki krzemowej

APłytki krzemowe o średnicy 200 mm, powszechnie nazywany8-calowa płytka krzemowa, jest jednym z najważniejszych rozmiarów płytek stosowanych w produkcji półprzewodników.

Typowa grubość

Standardowa grubość nominalna wynosi zwykle około:

725 μm

Płytki 200 mm są szeroko stosowane na ugruntowanych liniach produkcyjnych o dużej objętości.

Dlaczego 200-milimetrowe płytki są nadal ważne

Chociaż zaawansowane fabryki półprzewodników coraz częściej wykorzystują płytki 300 mm, platforma 200 mm pozostaje niezwykle ważna dla dojrzałych technologii półprzewodnikowych.

Wiele produktów półprzewodnikowych nie wymaga najnowszych węzłów procesowych.

W przypadku tych urządzeń obsługa linii produkcyjnej o długości 200 mm może zapewnić doskonałą ekonomię produkcji.

Ogólne zastosowania

200 mm płytki krzemowe są szeroko stosowane w:

  • Urządzenia półprzewodnikowe
  • Czujniki MEMS
  • Elektronika samochodowa
  • Układy integracyjne analogowe
  • Urządzenia RF
  • Czujniki obrazu CMOS
  • Elektronika przemysłowa
  • IC sterowników wyświetlaczy

Wzrost liczby pojazdów elektrycznych, automatyzacji przemysłowej i czujników nadal wspiera silne zapotrzebowanie na produkcję półprzewodników o średnicy 200 mm.

6. 300 mm płytki krzemowej

AWafelki krzemowe 300 mm, zwany również12-calowa płytka krzemowa, jest obecnie dominującą platformą do zaawansowanej produkcji półprzewodników dużych objętości.

Typowa grubość

Standardowa grubość nominalna wynosi mniej więcej:

775 μm

Ze względu na większą średnicę płytki 300 mm wymagają większej grubości, aby utrzymać sztywność mechaniczną podczas obróbki.

Zalety płytek 300 mm

Główną zaletą płytki 300 mm jest duża powierzchnia użytkowa.

W porównaniu z płytką 200 mm, podłoże 300 mm zapewnia znacznie więcej powierzchni do wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych.

Pozwala to producentom produkować więcej chipów podczas każdego cyklu produkcyjnego.

W przypadku produkcji bardzo dużych ilości może to zmniejszyć koszty przetwarzania na matrycę.

Typowe zastosowania

Płytki 300 mm są powszechnie stosowane do:

  • Zaawansowane procesory
  • Urządzenia pamięci
  • Układy logiczne
  • Wysokiej wydajności obliczeń
  • Procesory AI
  • Produkcja CMOS w dużych ilościach
  • Odlewniki półprzewodników zaawansowanych
  • Chipy elektroniki użytkowej

Jednak linie produkcyjne półprzewodników 300 mm wymagają szerokiej automatyzacji i bardzo dużych inwestycji kapitałowych.

Z tego względu wielkość tej płytki jest powszechnie stosowana przez dużych producentów półprzewodników.

7Dlaczego grubość płytki wzrasta wraz z średnicą?

Częste pytanie brzmi: dlaczego większe płytki krzemowe są zazwyczaj grubsze?

Głównym powodem jest stabilność mechaniczna.

W miarę wzrostu średnicy płytki, podłoże staje się bardziej podatne na gięcie i deformację.

Płytka musi pozostać wystarczająco sztywna podczas etapów przetwarzania półprzewodników, takich jak:

  • Robotyczne obróbki płytek
  • Wyrzucanie próżniowe
  • Pozostałe
  • Litografia
  • Etycja plazmowa
  • Depozycje cienkofyłowe
  • Czyszczenie na mokro
  • Inspekcja
  • Metrologia

Jeśli duża płytka jest zbyt cienka, może wystąpić nadmierna łuk, warp lub nawet mechaniczne złamanie.

Zwiększenie grubości płytki poprawia sztywność konstrukcyjną i zmniejsza ryzyko uszkodzenia.

Dlatego typowa płytka krzemowa o grubości 300 mm jest znacznie grubsza niż płytka o grubości 100 mm.

8. Tolerancja grubości płytki

Sama grubość nominalna nie określa w pełni wymiarowej jakości płytki.

Kupujący powinni również zwrócić uwagę natolerancja grubościa takżeZmiana grubości całkowitej, powszechnie określane jako TTV.

Tolerancja grubości

Tolerancja grubości określa dopuszczalne odchylenie od docelowej grubości płytki.

Na przykład płytkę można określić jako:

725 ± 20 μm

Oznacza to, że grubość gotowej płytki musi pozostać w określonym zakresie.

Zmiana grubości całkowitej

TTV mierzy różnicę między maksymalną a minimalną grubością płytki na całym podłożu.

Obniżenie TTV jest szczególnie ważne w zastosowaniach obejmujących:

  • Wiązanie płytek
  • Litografia
  • Zaawansowane opakowania
  • Produkcja MEMS
  • Szlifowanie precyzyjne
  • Przetwarzanie płytek cienkich

Płytka może mieć prawidłową średnią grubość, a jednocześnie mieć nadmierne zmiany grubości.

W związku z tym zarówno grubość nominalna, jak i TTV powinny być uwzględnione w specyfikacjach krytycznych płytek.

9Łuk i warp są również ważne.

Specyfikacje grubości powinny być zazwyczaj oceniane wraz z łukiem i warp'em płytki.

Pochyl się

Łuk opisuje odchylenie środka płytki od płaszczyzny odniesienia.

Warp.

Warp reprezentuje całkowite odchylenie powierzchni płytki od płaskiej płaszczyzny odniesienia.

Nadmierne łuk lub warp mogą powodować problemy podczas:

  • Położenie litografii
  • Wiązanie płytek
  • Wyrzucanie próżniowe
  • Szlifowanie
  • Inspekcja
  • Zautomatyzowana obsługa

Większe płytki są szczególnie wrażliwe na te parametry geometryczne.

Dlatego aplikacje precyzyjnych półprzewodników mogą wymagać ścisłych ograniczeń dla TTV, łuku i warp.

10. Standardowa grubość vs.

Standardowe grubości płytek są wygodne, ponieważ są kompatybilne ze wspólnym sprzętem półprzewodnikowym.

Jednak wiele zastosowań wymaga dostosowanej grubości.

Wykorzystuje się do produkcji płytek krzemowych przeznaczonych do zastosowań takich jak:

  • Opakowania z cienkiej płytki
  • Diafragmy MEMS
  • Tymczasowe wiązanie płytek
  • Urządzenia półprzewodnikowe
  • Pozostałe, o masie nieprzekraczającej 1 kg
  • Czujniki
  • Fotonika
  • Zaawansowane opakowania

W zależności od zastosowania płytki mogą być mielone mechanicznie, wytarte chemicznie lub polerowane w celu osiągnięcia wymaganej ostatecznej grubości.

Ultracienkie płytki często wymagają tymczasowego wiązania się z płytką nośną, ponieważ ich wytrzymałość mechaniczna staje się niewystarczająca do konwencjonalnej obsługi.

11. Orientacja płytek krzemowych

Średnica i grubość to tylko część pełnej specyfikacji płytek krzemowych.

Orientacja kryształu to kolejny ważny parametr.

Dwa najczęstsze orientacje krzemu to:

Si (100)

a także

Si (111)

(100) krzemu jest szeroko stosowany w produkcji CMOS, MEMS i wielu ogólnych zastosowań półprzewodników.

(111) Krzem jest często wybierany do specjalistycznych urządzeń półprzewodnikowych, badań i niektórych struktur MEMS.

Prawidłowa orientacja zależy od struktury urządzenia i procesu produkcji.

12P-Type vs. N-Type Silicon Wafers

Płytki krzemowe można również klasyfikować według rodzaju przewodności.

Krzemowy typu P

P-typowe płytki są zwykle dopywane borem.

Zawierają dziury jako większość nośników ładunku.

Krzemowy typu N

Płytki krzemowe typu N mogą być dopytowane elementami takimi jak:

  • Fosfor
  • Arsen
  • Antimon

Elektrony są większością nośników ładunku.

Wybór między krzemieniem typu P a N zależy od architektury urządzenia półprzewodnikowego.

13Rezystywność płytek krzemowych

Odporność elektryczna jest kolejnym ważnym parametrem zakupu.

Odporność płytek krzemowych może wahać się od bardzo niskich wartości dla substratów silnie dopingowanych do niezwykle wysokich wartości dla zastosowań o wysokiej odporności.

Typowe zastosowania wymagające starannie kontrolowanej odporności obejmują:

  • Urządzenia RF
  • Czujniki
  • Półprzewodniki mocy
  • MEMS
  • Fotonika
  • Obwody zintegrowane

W celu uzyskania oferty nabywcy powinni określić wymagany zakres odporności zamiast po prostu żądać materiału typu P lub N.

14. SSP vs DSP płytki krzemowe

Płytki krzemowe są powszechnie dostępne jako:

SSP

Jedna powierzchnia jest polerowana, a druga strona pozostaje stosunkowo szorstka.

Płytki SSP są powszechnie stosowane do przetwarzania półprzewodników standardowych i wielu zastosowań badawczych.

DSP

Obie powierzchnie są wypolerowane.

Płytki DSP są często wymagane do:

  • MEMS
  • Wiązanie płytek
  • Aplikacje optyczne
  • Zaawansowane opakowania
  • Precyzyjna metrologia

Należy również określić wymagania dotyczące chropowitości powierzchni, gdy wymagane jest wysoce wysokiej jakości polerowanie.

15Identyfikacja płaskości i wcięcia

Identyfikacja krawędzi płytki ewoluowała wraz ze wzrostem średnicy płytki.

Mniejsze płytki krzemowe często używają płaskich płytek do identyfikacji orientacji.

Większe płytki zazwyczaj używają wcięcia.

Na przykład:

  • Wiele płytek 100 mm i 150 mm używa płaskich
  • Wafle 200 mm i 300 mm zazwyczaj używają wcięć

Wycięcie lub płaskość pozwala sprzętowi półprzewodnikowemu określić orientację kryształu i ustawienie płytki.

Dokładna identyfikacja orientacji jest szczególnie ważna w zautomatyzowanych systemach obsługi płytek.

16. Wybór właściwej średnicy płytki

Odpowiednia średnica płytki zależy przede wszystkim od sprzętu produkcyjnego i wielkości produkcji.

Wybierz 100 mm, gdy:

  • Prowadzenie badań laboratoryjnych
  • Rozwój procesów półprzewodnikowych
  • Produkcja niewielkich ilości
  • Korzystanie z istniejącego sprzętu 4-calowego

Wybierz 150 mm, gdy:

  • Produkcja półprzewodników dojrzałych
  • Wytwarzanie MEMS lub sensorów
  • Produkcja wyrobów specjalnych
  • Wykorzystanie ustalonego 6-calowego sprzętu

Wybierz 200 mm, gdy:

  • Produkcja półprzewodników samochodowych
  • Urządzenia wytwarzające energię
  • Wykonywanie procesów dojrzałych o dużej objętości
  • Wykorzystanie ustalonych linii produkcyjnych 8-calowych

Wybierz 300 mm Kiedy:

  • Produkcja zaawansowanych układów scalonych
  • Produkcja bardzo dużych ilości
  • Produkcja pamięci lub zaawansowanej logiki
  • Wykorzystanie wysoce zautomatyzowanych fabryk półprzewodników

W większości przypadków zgodność sprzętu jest pierwszym czynnikiem, który określa średnicę płytki.

17Lista kontrolna specyfikacji płytek krzemowych

Przed zakupem płytek krzemowych warto przygotować pełną specyfikację techniczną.

Ważne parametry obejmują:

  • Materiał płytkowy
  • Średnica
  • Gęstość
  • Tolerancja grubości
  • Orientacja kryształowa
  • Typ P lub typ N
  • Dopant
  • Odporność
  • TTV
  • Pochyl się
  • Warp.
  • SSP lub DSP
  • Nierówność powierzchni
  • Specyfikacja płaska lub wcięta
  • Profil krawędzi
  • Wymóg dotyczący cząstek
  • Ilość
  • Wymogi dotyczące opakowań

Zapewnienie tych parametrów pomaga producentowi płytki ocenić, czy można użyć standardowego materiału zapasowego, czy wymagane jest dostosowane przetwarzanie.

18Wniosek

Średnica i grubość płytek krzemowych należą do najbardziej podstawowych, ale ważnych parametrów wyboru podłoża półprzewodnika.

Najczęściej stosowane rozmiary płytek to:100 mm, 150 mm, 200 mm i 300 mm, o typowej grubości nominalnej około525 μm, 675 μm, 725 μm i 775 μm, odpowiednio.

Mniejsze płytki pozostają cenne dla badań, MEMS i specjalistycznej produkcji półprzewodników, podczas gdy płytki 200 mm nadal wspierają dużą część dojrzałej produkcji półprzewodników przemysłowych.W międzyczasie, 300 mm płytki dominują zaawansowane, dużych objętości produkcji półprzewodników.

Wybór odpowiedniej płytki wymaga jednak więcej niż wyboru samej średnicy i grubości.

Orientacja kryształu, rodzaj przewodności, rezystywność, stan polerowania, TTV, łuk, warp i jakość powierzchni powinny być uwzględnione razem.

W przypadku producentów półprzewodników, laboratoriów badawczych i programistów urządzeń,wyraźne określenie tych specyfikacji pomaga zapewnić, że wybrana płytka krzemowa jest w pełni zgodna zarówno z procesem wytwarzania, jak i z wymaganiami urządzenia końcowego.