Кремниевые пластины являются основой практически любого полупроводникового устройства — от микропроцессоров до солнечных батарей. Однако многие не осознают, насколько длителен и сложен процесс производства пластин. В этой статье мы подробно рассмотрим этапы, сроки и факторы, влияющие на продолжительность перехода от сырого кремния к готовой пластине. Мы также рассмотрим, как компании плутоний вовлечены в эту передовую производственную цепочку.

что такое кремниевая пластина?

Кремниевая пластина — это тонкий слой кристаллического кремния полупроводникового качества, используемый в качестве подложки для изготовления микроэлектронных устройств. Чтобы обеспечить требуемую высокую чистоту, кристаллическое совершенство, плоскостность и однородность толщины, пластины проходят множество этапов, каждый из которых точен и часто требует много времени.

основные этапы производства кремниевых пластин

Вот основные этапы и примерная продолжительность каждого из них:

* указанные значения времени являются приблизительными и могут существенно различаться в зависимости от размера пластины, типа пластины (например, стандартная или ультратонкая), диаметра (150 мм, 200 мм, 300 мм и т. д.) и класса качества (стандартная, высшая, электронного качества и т. д.).

от пластины до готовых чипов: время цикла изготовления

Важно различать изготовление подложки пластины и изготовление устройств на пластине (процесс «fab»). После того как у вас есть отполированная, чистая пластина, этапы создания полупроводниковых приборов (фотолитография, легирование, осаждение, травление, металлизация и т. д.) занимают гораздо больше времени.

• для современного, передового производства полупроводников, процесс изготовления пластин (сборка устройства, а не только подложки) обычно занимает 11-13 недель в среднем, иногда до 15 недель для более продвинутых узлов.

• общее «время цикла» от обработки пустой пластины + устройства до готовой пластины(пластин) может составлять около 12 недель, иногда дольше (14–20 недель) в зависимости от сложности, урожайности и технологического узла.

Итак, сколько времени потребуется на изготовление самой вафли?

если вы изолируете только производство подложки пластины (не изготовление устройства сверху), грубая оценка:

• для стандартной монокристаллической пластины диаметром 300 мм: примерно 2–6 недель от сырого кремния/очистки до чистой, отполированной, проверенной пластины, готовой для обработки в устройстве.

• если же в игру вступают более высокие характеристики (больше толщина, больший диаметр, сверхнизкая плотность дефектов, специальное легирование или ориентация кристалла), то он может растягиваться до более длинного конца этого диапазона или даже за его пределы.

факторы, которые могут ускорить или замедлить производство пластин

некоторые переменные, влияющие на время:

1. диаметр и толщина пластины: больший диаметр (например, 300 мм по сравнению со 150 мм) требует больше времени на выращивание, обработку и получение урожая более проблематично.

2. метод выращивания кристаллов: cz и fz имеют разные ставки, затраты и профили дефектов.

3. чистота и допуски дефектов: более строгие требования требуют более тщательного выращивания, более медленных темпов, дополнительных проверок.

4. показатели выхода и отбраковки: пластины с дефектами могут быть отбракованы или переработаны, что увеличивает эффективное время, если выход продукции низок.

5. производительность оборудования и вместимость чистых помещений: узкие места на этапах нарезки, полировки или очистки могут задержать конвейер.

6. цепочка поставок и качество материалов: если поставка сырья (например, высокочистого кремния, легирующих добавок, тиглей) или инструментов задерживается, это увеличивает задержку.

почему это важно: влияние на полупроводниковую промышленность и клиентов

• расходы: время = стоимость. Более длительное производство пластин увеличивает затраты на материалы, рабочую силу, коммунальные услуги и оборудование.

• время выполнения и цепочка поставок: компаниям, закупающим пластины или устройства, необходимо планировать на много недель вперед.

• технологические инновации: более быстрый рост, лучшая полировка, автоматизация обработки и т. д. могут сократить время.

• компромиссы в отношении качества: иногда приходится жертвовать скоростью ради более высокого выхода продукции и меньшего количества дефектов.

роль и возможности Плутосеми

в плутонийМы работаем в этой сложной цепочке поставок полупроводников. Наша компания стремится:

• поиск поставщиков сверхчистого кремниевого сырья и управление поставками для избежания задержек.

• работая с достижениями в области выращивания кристаллов, подготовки поверхности пластин и полировки для получения пластин, соответствующих строгим спецификациям.

• поддержание высокого выхода продукции и низкого уровня дефектов, чтобы наши клиенты могли получать выгоду от более быстрого выполнения заказов и надежности при последующем изготовлении устройств.

Учитывая количество этапов и требуемую точность, мы в плутоний стремимся оптимизировать каждый этап — от выращивания слитка до полировки пластины — чтобы сократить время без ущерба для качества.

краткое содержание

• Изготовление самой подложки обычно занимает 2-6 недель, в зависимости от размера, качества и сложности.

• Изготовление устройства на этой пластине добавляет много дополнительных этапов; полное время цикла «пластина + устройство» часто 11-15 недель или больше для продвинутых узлов.

• На это влияют многие факторы: диаметр пластины, допуск дефектов, производительность, выход годных изделий, мощность оборудования и подача материала.