Quais especificações-chave devem ser consideradas ao selecionar pastilhas de silício?

Para fabricar os dispositivos desejados a partir de pastilhas de silício, o primeiro passo é escolher a pastilha certa. Mas quais são as principais especificações a serem focadas?

Espessura da Pastilha (THK):
A espessura da pastilha de silício é um parâmetro crítico. Durante a fabricação da pastilha, o controle preciso da espessura é essencial, pois tanto a precisão quanto a uniformidade da espessura da pastilha impactam diretamente o desempenho do dispositivo e a estabilidade do processo de fabricação.

Variação Total da Espessura (TTV):

TTV refere-se à diferença máxima de espessura entre os pontos mais espessos e mais finos em toda a superfície da pastilha. É um parâmetro importante usado para avaliar a uniformidade da espessura da pastilha. Manter um TTV baixo garante uma distribuição consistente da espessura durante o processamento, o que ajuda a evitar problemas nas etapas subsequentes de fabricação e garante o desempenho ideal do dispositivo.

Leitura Total do Indicador (TIR):
TIR representa a planicidade da superfície da pastilha. É definida como a distância vertical entre os pontos mais altos e mais baixos na superfície da pastilha. O TIR é usado para avaliar se a pastilha tem alguma deformação ou empenamento durante o processo de fabricação, garantindo que a planicidade da pastilha atenda às especificações do processo exigidas.

Curvatura (Bow):
Curvatura (Bow) refere-se ao deslocamento vertical do ponto central da pastilha em relação ao plano de suas bordas, usado principalmente para avaliar a flexão local da pastilha. É medido colocando a pastilha em uma superfície de referência plana e determinando a distância vertical entre o centro da pastilha e o plano de referência. O valor de Curvatura (Bow) normalmente se concentra apenas na área central da pastilha e indica se a pastilha exibe uma forma geral convexa (arredondada) ou côncava (côncava).

Empenamento (Warp):
Empenamento (Warp) descreve o desvio da forma geral da pastilha de seu plano de referência ideal. Especificamente, Empenamento (Warp) é definido como o desvio máximo entre qualquer ponto na superfície da pastilha e o plano de referência de melhor ajuste (normalmente calculado usando um método de mínimos quadrados). É determinado digitalizando toda a superfície da pastilha, medindo a altura de todos os pontos e calculando o desvio máximo do plano de melhor ajuste. Empenamento (Warp) fornece um indicador geral da planicidade da pastilha, capturando flexão e torção em toda a pastilha.

Diferença entre Curvatura (Bow) e Empenamento (Warp):
A principal diferença entre Curvatura (Bow) e Empenamento (Warp) reside na área que avaliam e no tipo de deformação que descrevem. Curvatura (Bow) considera apenas o deslocamento vertical no centro da pastilha, fornecendo informações sobre a flexão local em torno da área central - ideal para avaliar a curvatura localizada. Em contraste, Empenamento (Warp) mede desvios em toda a superfície da pastilha em relação ao plano de melhor ajuste, oferecendo uma visão abrangente da planicidade geral e torção - tornando-o mais adequado para avaliar a forma e a distorção globais da pastilha.

Tipo de Condutividade / Dopante:
Este parâmetro identifica o tipo de condutividade da pastilha - ou seja, se elétrons ou lacunas são os principais portadores de carga. Em pastilhas do tipo N, os elétrons são os portadores majoritários, normalmente obtidos por dopagem com elementos pentavalentes, como fósforo (P), arsênio (As) ou antimônio (Sb). Em pastilhas do tipo P, as lacunas são os portadores majoritários, criadas por dopagem com elementos trivalentes, como boro (B), alumínio (Al) ou gálio (Ga). A escolha do dopante e do tipo de condutividade influencia diretamente o comportamento elétrico dos dispositivos finais.

Resistividade (RES):
Resistividade, frequentemente abreviada como RES, refere-se à resistividade elétrica da pastilha de silício. Controlar a resistividade durante a fabricação da pastilha é fundamental, pois impacta diretamente o desempenho dos dispositivos resultantes. Os fabricantes normalmente ajustam a resistividade da pastilha introduzindo dopantes específicos durante o processamento. Os valores típicos de resistividade alvo são fornecidos em tabelas de especificações para referência.

Contagem de Partículas da Superfície (Partículas):
Partículas referem-se à contaminação da superfície da pastilha de silício por pequenas partículas. Essas partículas podem se originar de materiais residuais, gases de processo, poeira ou fontes ambientais durante a fabricação. A contaminação por partículas da superfície pode impactar negativamente a fabricação e o desempenho do dispositivo, por isso o controle rigoroso e a limpeza das superfícies da pastilha são essenciais durante a produção. Os fabricantes normalmente empregam processos de limpeza especializados para reduzir e eliminar partículas da superfície, a fim de manter a alta qualidade da pastilha.

Como Selecionar a Pastilha de Silício Apropriada?
A seleção da pastilha de silício adequada pode ser guiada pelos padrões de inspeção e parâmetros típicos mostrados na tabela abaixo para pastilhas de 6 polegadas. As principais considerações incluem:

• Variação da Espessura: Variações na espessura geralmente causam desvios nos processos de corrosão e gravação, exigindo compensação durante a fabricação.

• Variação do Diâmetro: Desvios de diâmetro podem levar ao desalinhamento da litografia, mas o impacto é geralmente considerado menor.

• Tipo de Condutividade e Dopantes: Estes têm um efeito significativo no desempenho do dispositivo. Escolher o tipo de dopagem correto é especialmente importante.

• Resistividade: A uniformidade da resistividade em toda a superfície da pastilha deve ser cuidadosamente considerada, pois a não uniformidade pode reduzir seriamente o rendimento do dispositivo.

• Orientação do Cristal: Isso influencia muito os processos de corrosão úmida. Se a corrosão úmida estiver envolvida, os desvios de orientação devem ser levados em consideração.

• Curvatura (Bow) e Empenamento (Warp): A flexão e o empenamento da pastilha afetam fortemente a precisão da litografia, particularmente quando se lida com pequenas dimensões críticas (CD) na padronização.