실리콘 웨이퍼가 원형인 이유는?
실리콘 웨이퍼는 반도체 산업에 필수적입니다. 마이크로프로세서, 메모리, 센서와 같은 마이크로전자 장치가 제작되는 기판 역할을 합니다. 자주 묻는 질문 중 하나는 다음과 같습니다. 실리콘 웨이퍼가 원형(round)인 이유는 무엇입니까? 사각형이나 다른 모양이 아닌, 이 기사에서는 원형 모양의 물리학, 제조 공정, 경제적, 구조적 이유를 다음과 같은 고급 공급업체를 참고하여 설명합니다. 플루토늄.
1. 결정 성장: 잉곳은 원통형입니다.
시작점은 용융된 초순수 실리콘에 담근 종자 결정입니다. 다음과 같은 공정을 사용합니다. 초크랄스키 성장법, 회전하는 동안 씨앗이 당겨져 용융 실리콘이 단결정 잉곳(또는 부울이라고도 함)으로 응고됩니다. 씨앗 및/또는 도가니가 회전하기 때문에 형성되는 자연스러운 기하학은 다음과 같습니다. 원통형.
원통형 주괴에서 웨이퍼를 잘라냅니다. 원통에서 디스크를 잘라내면 됩니다. 따라서 웨이퍼는 원래 원형입니다.
2. 균일성, 기계적 및 열적 이점
원형 모양이 도움이 됩니다 응력과 온도의 균일한 분포원의 모서리는 모두 중심에서 같은 거리에 있으며 날카로운 모서리가 없습니다. 날카로운 모서리는 응력을 집중시켜 균열이나 결함이 발생할 가능성이 있습니다. 특히 고온, 기계적 취급 또는 연마/화학 처리 중에 둥근 모서리가 더 견고합니다.
포토레지스트 코팅, 에칭, 증착, 스피닝 등의 공정 중에 웨이퍼는 종종 회전합니다. 둥근 웨이퍼는 더 부드럽게 회전하며 유체, 화학 물질 또는 열의 방사형 분포가 더 균일합니다. 원형이 아닌 웨이퍼의 모서리는 유체 흐름을 복잡하게 만들고 불균일성을 초래할 수 있습니다.
3. 제조 및 비용 효율성
잉곳이 원통형이라는 점을 감안하면 둥근 웨이퍼를 만들면 사각형 모양으로 만들기 위해 재료의 큰 부분을 잘라낼 필요가 없어지는데, 그렇게 하면 실리콘이 낭비되고 비용이 증가합니다.
반도체 제조 공정 전반의 도구와 장비(톱질, 연마, 화학 기계적 평탄화(CMP), 리소그래피)는 원형 웨이퍼에 맞게 설계되었습니다. 다른 모양으로 전환하려면 도구와 인프라의 많은 부분을 재설계해야 합니다. 이는 큰 비용이며, 지금까지 그 이점(있다면)이 비용을 능가하지 못했습니다.
4. 폐기물 및 수율 고려 사항
원형 웨이퍼는 "에지 손실"(원주 주변의 일부 영역으로 인해 전체 다이를 얻을 수 없음)을 초래하지만 이러한 손실은 원형 모양의 장점에 비해 큽니다. 많은 다이가 정사각형이나 직사각형이므로 가장자리 주변에 "죽은" 영역이 있습니다. 그러나 원형과 정사각형 웨이퍼를 비교하면 잉곳 모양, 균일성, 기계적 안정성 및 낮은 비용 때문에 원형이 더 유리합니다.
5. 역사적 경로 종속성 및 산업 표준
원형 웨이퍼는 초크랄스키법과 같은 방법이 개발된 이래로 수십 년 동안 표준으로 사용되어 왔습니다. 업계 기관에서는 웨이퍼 직경(100mm, 150mm, 200mm, 300mm 등), 평면 또는 노치 방향 등에 대한 표준(예: 준표준)을 설정했습니다.
제조 시설, 취급, 운송, 로봇 공학 및 공정 도구는 모두 이러한 크기와 모양에 최적화되어 있기 때문에 다른 모양으로 변경하려면 재조정, 적응 및 잠재적인 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.
6. 대안은 어떤가요?
정사각형 또는 직사각형 웨이퍼 모서리 낭비를 줄이고, 이론적으로는 다이를 더 "단단하게" 포장할 수 있습니다. 하지만 모서리가 약해서 깨지거나 파손되기 쉽습니다. 취급 및 열 팽창 응력이 더 복잡합니다.
육각형 모양은 개념적으로 고려되었지만(예: 더 나은 포장 효율성), 다시 말해 잉곳은 원통형이고 상당한 재설계가 필요하며 모서리는 여전히 문제가 있습니다. 지금까지 업계 관행에 큰 변화는 없습니다.
7. 플루토세미: 첨단 생산 및 고정밀 원형 웨이퍼/소이
방법은 다음과 같습니다 플루토늄 여기에 해당합니다:
고품질 실리콘 웨이퍼 및 SOI(절연체 위의 실리콘) 제품을 제공하는 회사인 Plutosemie는 고급 생산 공정을 활용하여 웨이퍼를 제공합니다. 높은 정밀도 두께, 평탄도, 결함 밀도, 방향성 등.
산업 표준과 장비가 원형 웨이퍼에 맞춰 설계되었기 때문에 플루토세미가 원형 웨이퍼와 SOI 웨이퍼를 생산하는 전문성을 갖추고 있어 글로벌 제조 공장, 공급망, 하류 사용자와 호환이 가능합니다.
Plutosemi는 표준 CMOS, MEMS, 센서부터 매우 엄격한 허용 오차가 필요한 고급 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야에 맞춤형 웨이퍼를 제공할 수 있는 좋은 위치에 있습니다. 원형 기반 웨이퍼 생산을 사용하면 수율을 최적화하고 기계적 문제를 줄이며 취급을 개선할 수 있습니다. 자세한 내용은 Plutosemi의 제품 제공을 다음에서 찾아볼 수 있습니다. https://www.플루토늄tech.com.
8. 요약
요약하자면, 실리콘 웨이퍼는 다음과 같은 이유로 원형입니다.
결정 성장은 원통형의 덩어리를 생산하여 디스크를 자연스럽게 만듭니다.
원형 웨이퍼는 응력과 온도를 보다 균일하게 분산시켜 모서리가 약해지는 것을 방지합니다.
원형은 제조, 취급, 코팅(방적 등)이 더욱 균일합니다.
비용 효율성과 재료 낭비 측면에서 원형은 다른 모양보다 유리합니다.
산업 표준과 인프라는 둥근 웨이퍼를 중심으로 구축됩니다.
"에지 낭비"가 존재하기는 하지만, 전반적인 이점으로 인해 현재 기술과 공급망을 고려하면 둥근 웨이퍼 모양이 최적입니다.