반도체 산업의 급속한 발전 과정에서 연마된 단결정실리콘 웨이퍼중요한 역할을 합니다. 다양한 마이크로 전자 장치 생산의 기본 소재로 사용됩니다. 복잡하고 정밀한 집적 회로부터 고속 마이크로프로세서 및 다기능 센서에 이르기까지, 연마된 단결정은실리콘 웨이퍼필수적입니다. 성능과 사양의 차이는 최종 제품의 품질과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 연마된 단결정 실리콘 웨이퍼의 일반적인 사양과 매개변수는 다음과 같습니다.

직경: 반도체 단결정 실리콘 웨이퍼의 크기는 직경으로 측정되며, 다양한 규격으로 제공됩니다. 일반적인 직경은 2인치(50.8mm), 3인치(76.2mm), 4인치(100mm), 5인치(125mm), 6인치(150mm), 8인치(200mm), 12인치(300mm), 18인치(450mm)입니다. 다양한 생산 및 공정 요건에 따라 다양한 직경이 제공됩니다. 예를 들어, 소직경 웨이퍼는 특수 소량 마이크로전자 소자에 일반적으로 사용되는 반면, 대직경 웨이퍼는 대규모 집적 회로 제조에서 더 높은 생산 효율과 비용 이점을 제공합니다. 표면 요건은 단면 연마(SSP) 및 양면 연마(DSP)로 분류됩니다. 단면 연마 웨이퍼는 특정 센서와 같이 한 면의 높은 평탄도가 요구되는 소자에 사용됩니다. 양면 연마 웨이퍼는 양면 모두 높은 정밀도가 요구되는 집적 회로 및 기타 제품에 일반적으로 사용됩니다. 표면 요구 사항(마감): 단면 연마 SSP / 양면 연마 DSP.

유형/도펀트: (1) N형 반도체: 진성 반도체에 특정 불순물 원자가 도입되면 전도성이 변합니다. 예를 들어, 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb)과 같은 5가 원소가 첨가되면, 불순물 원자의 원자가 전자가 주변 실리콘 원자의 원자가 전자와 공유 결합을 형성하여 공유 결합에 의해 결합되지 않은 전자가 남게 됩니다. 이로 인해 전자 농도가 정공 농도보다 높아져 N형 반도체(전자형 반도체라고도 함)가 형성됩니다. N형 반도체는 특정 전력 소자와 같이 전자를 주요 전하 운반체로 필요로 하는 소자를 제조하는 데 필수적입니다. (2) P형 반도체: 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In)과 같은 3가 불순물 원소가 실리콘 반도체에 도입되면, 불순물 원자의 원자가 전자가 주변 실리콘 원자와 공유 결합을 형성하지만, 적어도 하나의 원자가 전자가 부족하여 완전한 공유 결합을 형성할 수 없습니다. 이로 인해 전자 농도보다 정공 농도가 높아져 P형 반도체, 즉 정공형 반도체가 형성됩니다. P형 반도체는 다이오드나 일부 트랜지스터처럼 정공이 주요 전하 운반체 역할을 하는 소자 제조에 핵심적인 역할을 합니다.

저항률: 저항률은 연마된 단결정 실리콘 웨이퍼의 전기 전도도를 측정하는 핵심 물리량입니다. 이 값은 재료의 전도 성능을 반영합니다. 저항률이 낮을수록 실리콘 웨이퍼의 전도도가 우수하고, 반대로 저항률이 높을수록 전도도가 떨어집니다. 실리콘 웨이퍼의 저항률은 재료의 고유 특성에 의해 결정되며, 온도 또한 상당한 영향을 미칩니다. 일반적으로 실리콘 웨이퍼의 저항률은 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 실제 응용 분야에서는 다양한 마이크로전자 소자마다 실리콘 웨이퍼에 대한 저항률 요구 사항이 다릅니다. 예를 들어, 집적 회로 제조에 사용되는 웨이퍼는 안정적이고 신뢰할 수 있는 소자 성능을 보장하기 위해 저항률을 정밀하게 제어해야 합니다.

배향: 웨이퍼의 결정 배향은 실리콘 격자의 결정학적 방향을 나타내며, 일반적으로 (100), (110), (111) 등의 밀러 지수로 표시됩니다. 결정 배향에 따라 선 밀도와 같은 물리적 특성이 달라지며, 이는 배향에 따라 달라집니다. 이러한 차이는 후속 공정 단계에서 웨이퍼의 성능과 마이크로전자 소자의 최종 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 제조 공정에서 다양한 소자 요구 사항에 적합한 배향의 실리콘 웨이퍼를 선택하면 소자 성능을 최적화하고, 생산 효율을 높이며, 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.

플랫/노치: 실리콘 웨이퍼 원주에 있는 플랫 엣지(플랫) 또는 V-노치(노치)는 결정 방위 정렬에 중요한 역할을 하며, 웨이퍼 제조 및 공정에서 중요한 식별 요소입니다. 웨이퍼의 직경에 따라 플랫 또는 노치 길이에 대한 기준이 다릅니다. 정렬 엣지는 1차 플랫과 2차 플랫으로 구분됩니다. 1차 플랫은 주로 웨이퍼의 기본 결정 방위 및 공정 기준을 결정하는 데 사용되는 반면, 2차 플랫은 정밀한 정렬 및 공정을 지원하여 생산 라인 전체에서 웨이퍼의 정확한 작동과 일관성을 보장합니다.

두께: 웨이퍼의 두께는 일반적으로 마이크로미터(μm) 단위로 표시되며, 일반적인 두께 범위는 100μm에서 1000μm 사이입니다. 다양한 두께의 웨이퍼는 다양한 유형의 마이크로전자 소자에 적합합니다. 얇은 웨이퍼(예: 100μm~300μm)는 엄격한 두께 제어가 필요한 칩 제조에 자주 사용되어 칩의 크기와 무게를 줄이고 집적도를 높입니다. 두꺼운 웨이퍼(예: 500μm~1000μm)는 전력 반도체 소자와 같이 작동 중 안정성을 보장하기 위해 더 높은 기계적 강도가 필요한 소자에 널리 사용됩니다.

표면 거칠기: 표면 거칠기는 웨이퍼 품질 평가의 핵심 매개변수 중 하나로, 웨이퍼와 후속 증착되는 박막 재료 간의 접착력 및 소자의 전기적 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 제곱평균제곱근(RMS) 거칠기(nm)로 표현됩니다. 표면 거칠기가 낮을수록 웨이퍼 표면이 매끄러워져 전자 산란과 같은 현상을 줄이고 소자 성능과 신뢰성을 향상시킵니다. 첨단 반도체 제조 공정에서 표면 거칠기 요건은 점점 더 엄격해지고 있으며, 특히 표면 거칠기를 수 나노미터 또는 그 이하로 제어해야 하는 고성능 집적 회로 제조의 경우 더욱 그렇습니다.

총 두께 변화(TTV): 총 두께 변화란 웨이퍼 표면의 여러 지점에서 측정한 최대 두께와 최소 두께의 차이를 말하며, 일반적으로 μm 단위로 나타냅니다. 높은 TTV는 포토리소그래피 및 에칭과 같은 공정에서 편차를 발생시켜 소자 성능의 일관성과 수율에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 웨이퍼 제조 과정에서 TTV를 제어하는 ​​것은 제품 품질을 보장하는 핵심 단계입니다. 고정밀 마이크로전자 소자 제조의 경우, TTV는 일반적으로 수 마이크로미터 이내여야 합니다.

보우(bow): 보우는 웨이퍼 표면과 이상적인 평면 사이의 편차를 의미하며, 일반적으로 μm 단위로 측정됩니다. 과도한 보우잉이 있는 웨이퍼는 후속 공정에서 파손되거나 불균일한 응력을 받아 생산 효율과 제품 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 포토리소그래피와 같이 높은 평탄도가 요구되는 공정에서는 포토리소그래피 패턴의 정확성과 일관성을 보장하기 위해 보우잉을 특정 범위 내에서 제어해야 합니다.

휨(Warp): 휨은 웨이퍼 표면과 이상적인 구형 사이의 편차를 나타내며, μm 단위로 측정됩니다. 보우(bow)와 마찬가지로 휨은 웨이퍼 평탄도를 나타내는 중요한 지표입니다. 과도한 휨은 공정 장비 내 웨이퍼 배치 정확도에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 칩 패키징 공정에서 칩과 패키징 재료 사이의 접합 불량과 같은 문제를 야기하여 소자의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 하이엔드 반도체 제조 분야에서는 첨단 칩 제조 및 패키징 공정의 요구 사항을 충족하기 위해 휨에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해지고 있습니다.

엣지 프로파일: 웨이퍼의 엣지 프로파일은 후속 공정 및 취급에 매우 중요합니다. 엣지 프로파일은 일반적으로 엣지 배제 구역(EEZ)으로 정의되며, 이는 웨이퍼 엣지에서 공정이 허용되지 않는 거리를 정의합니다. 적절하게 설계된 엣지 프로파일과 정밀한 EEZ 제어는 공정 중 엣지 결함, 응력 집중 및 기타 문제를 방지하여 전반적인 웨이퍼 품질과 수율을 향상시킵니다. 일부 첨단 제조 공정에서는 엣지 프로파일 정밀도가 서브마이크론 수준이어야 합니다.

입자 수: 웨이퍼 표면의 입자 수와 크기 분포는 마이크로전자 소자의 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 과도하거나 큰 입자는 단락이나 누설과 같은 소자 고장을 초래하여 제품 수율을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 입자 수는 일반적으로 단위 면적당 입자 수, 예를 들어 0.3μm보다 큰 입자 수를 측정하여 측정합니다. 웨이퍼 제조 과정에서 입자 수를 엄격하게 관리하는 것은 제품 품질을 보장하는 데 필수적인 요소입니다. 웨이퍼 표면의 입자 오염을 최소화하기 위해 첨단 세정 기술과 깨끗한 생산 환경을 활용합니다.

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