วัสดุพิมพ์กับ Epitaxy: บทบาทสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

บทนำ: สองเสาหลักของชิปยุคใหม่

เพื่อให้เข้าใจอย่างแท้จริงว่าชิปขั้นสูงสามารถประมวลผลด้วยความเร็วสูงและเอาต์พุตกำลังสูงได้อย่างไร เราต้องเจาะลึกสองเสาหลักของโครงสร้างทางกายภาพของชิป นั่นก็คือ สารตั้งต้นของเซมิคอนดักเตอร์และกระบวนการเติบโตของอีพิเทกเซียล

กล่าวง่ายๆ ก็คือ สารตั้งต้นจะให้ “รากฐาน” สำหรับการรองรับทางกลและการกระจายความร้อน ในขณะที่ชั้น epitaxis นั้นเป็น “ชั้นที่ใช้งานอยู่” ที่สร้างขึ้นอย่างพิถีพิถันบน “รากฐาน” นั้น แม้ว่าคำทั้งสองจะแตกต่างกันเพียงอักขระเดียว แต่ก็มีความแตกต่างพื้นฐานในด้านโครงสร้างวัสดุ กระบวนการแปรรูป และบทบาทหน้าที่ บทความนี้จะสรุปความแตกต่างทางเทคนิค พารามิเตอร์หลัก และผลกระทบที่สำคัญต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขั้นสุดท้ายอย่างเป็นระบบ

I. พื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์คืออะไร?  

[บทสรุปที่สำคัญของส่วนนี้]: วัสดุพิมพ์เซมิคอนดักเตอร์ทำหน้าที่เป็น "โครงกระดูก" และ "แผ่นระบายความร้อน" ของอุปกรณ์ ซิลิคอนผลึกเดี่ยว (Si) ที่มีความบริสุทธิ์สูงครองตลาดผู้บริโภค ในขณะที่ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่มีค่าการนำความร้อนสูงที่ 4.9 W/cm·K ได้กลายเป็นตัวเลือกที่ขาดไม่ได้สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง

พื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์เป็นรากฐานทางโครงสร้างและการระบายความร้อนของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เกือบทั้งหมด จากมุมมองทางกล พวกมันทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มทางกายภาพที่รองรับโครงสร้างจุลภาคและนาโน ที่สำคัญกว่านั้นคือมีเทมเพลตโครงตาข่ายคริสตัลต่อเนื่องซึ่งกำหนดการวางแนวของคริสตัลและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของชั้นที่สะสมในภายหลัง

วัสดุซับสเตรตอาจเป็นผลึกเดี่ยว โพลีคริสตัลไลน์ หรือแม้แต่อสัณฐาน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งาน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงพึ่งพาแท่งผลึกเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูงเกือบทั้งหมด เพื่อลดขอบเขตของเกรนและข้อบกพร่องที่เป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนย้ายของผู้ให้บริการ

1.1 ประเภทของพื้นผิวหลักและคุณสมบัติของวัสดุ

การเลือกใช้วัสดุพิมพ์ขนาดใหญ่ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ผลผลิตการผลิต และโครงสร้างต้นทุน อุตสาหกรรมนี้ใช้วัสดุพิมพ์หลักสามประเภทเป็นหลัก:

• พื้นผิวซิลิกอน: ซิลิคอนผลึกเดี่ยว (Si) ที่ปลูกด้วยวิธี Czochralski (CZ) หรือ Float Zone (FZ) ยังคงเป็นกระแสหลักในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกจนถึงทุกวันนี้ ข้อได้เปรียบอยู่ที่ความคุ้มทุนเป็นพิเศษ ความแข็งแรงเชิงกลสูง และความสามารถในการขยายขนาดสูงสุด 300 มม. (12 นิ้ว) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโปรเซสเซอร์ระดับผู้บริโภค อุปกรณ์หน่วยความจำ และเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐาน
• พื้นผิว Wide-Bandgap (ซิลิคอนคาร์ไบด์และแซฟไฟร์): เมื่อความต้องการพลังงานและความถี่เกินขีดจำกัดทางกายภาพของซิลิคอน วัสดุแถบความถี่กว้างจึงกลายเป็นตัวเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
• ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC): ด้วยค่าการนำความร้อนที่โดดเด่น (ประมาณ 3.7 ถึง 4.9 W/cm·K[1]) และความแรงของสนามไฟฟ้าที่มีการแยกย่อยสูง จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับอินเวอร์เตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และโครงข่ายไฟฟ้าแรงสูง
• แซฟไฟร์ (Al₂O₃): ด้วยความโปร่งใสทางแสงที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติการแยกอิเล็กทริก จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน LED สีน้ำเงิน/อัลตราไวโอเลต และการใช้งาน RF SOI เฉพาะทาง
• พื้นผิวควอตซ์: ด้วยความเฉื่อยทางเคมีที่สูงมาก ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำมาก และความบริสุทธิ์ทางแสงสูง จึงมีการใช้เป็นหลักในส่วนประกอบทางแสงระดับไฮเอนด์ หน้ากากช่องว่าง และอุปกรณ์เซ็นเซอร์เฉพาะทาง

1.2 หน้าที่หลักสองประการของพื้นผิว: ส่วนรองรับและการกระจายความร้อน

ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์จริง วัสดุพิมพ์จำนวนมากจะทำหน้าที่หลักสองหน้าที่ที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้:

การสนับสนุนทางกล: ให้ความแข็งแกร่งของโครงสร้างในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อนอย่างรุนแรง กระบวนการทางเคมีที่มีสุญญากาศสูง การจัดการแผ่นเวเฟอร์ และการบรรจุส่วนหลัง ป้องกันการบิดเบี้ยวและการแตกหักของแผ่นเวเฟอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การนำความร้อน (การกระจายความร้อน): ชิปสมัยใหม่สร้างฟลักซ์ความร้อนเฉพาะจุดขนาดใหญ่ พื้นผิวซิลิกอนจำนวนมากทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนโดยตรง กระจายความร้อนออกไปด้านนอก เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของบริเวณทางแยกและความร้อนที่ไหลออก

ครั้งที่สอง การเติบโตของ Epitaxal ของเซมิคอนดักเตอร์คืออะไร? (เลเยอร์แอคทีฟที่ขับเคลื่อนด้วยประสิทธิภาพ)

[บทสรุปที่สำคัญของส่วนนี้]: ชั้นอีพิเทเชียลคือ “จิตวิญญาณแห่งประสิทธิภาพของชิป” CVD/MOCVD รองรับการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ในขณะที่ MBE (Molecular Beam Epitaxy) ช่วยให้อินเทอร์เฟซมีความชันเป็นพิเศษด้วยความแม่นยำระดับอะตอม หากไม่มีเทคโนโลยีอีปิแอกเซียล เรดาร์คลื่นมิลลิเมตร 5G และ MOSFET ไฟฟ้าแรงสูงที่มีความต้านทานต่ำเป็นพิเศษจะเป็นไปไม่ได้

แม้ว่าซับสเตรตจะให้รากฐานที่มั่นคง แต่ผลึกเดี่ยวที่ปลูกจำนวนมากย่อมมีข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ สิ่งเจือปนตามธรรมชาติ และคุณลักษณะทางไฟฟ้าคงที่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในการผลิตอุปกรณ์ความเร็วสูงพิเศษและประสิทธิภาพสูง ผู้ผลิตได้นำ epitaxy มาใช้ ซึ่งเป็นการสะสมของชั้นคริสตัลบางเฉียบที่สะอาดเป็นพิเศษบนพื้นผิวเป้าหมาย

ในระหว่างกระบวนการเอพิแทกเซียล อะตอมจากไอหรือลำแสงโมเลกุลจะสะสมอยู่บนพื้นผิวซับสเตรตที่ได้รับความร้อน และอยู่ในแนวเดียวกับโครงตาข่ายคริสตัลที่อยู่ด้านล่างอย่างสมบูรณ์ เวเฟอร์เอพิเทแอกเซียลที่ได้นั้นแสดงความบริสุทธิ์ของผลึกที่สูงมาก โดยมีความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำกว่าขนาดซับสเตรตจำนวนมากหลายระดับ

2.1 เทคโนโลยีและอุปกรณ์การสะสม Epitaxis หลัก

การเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวสมัยใหม่นั้นทำได้โดยอาศัยวิธีการขั้นสูงดังต่อไปนี้:

• การสะสมไอสารเคมี (CVD / MOCVD): สารตั้งต้นของก๊าซสลายตัวบนพื้นผิวของเวเฟอร์ที่ได้รับความร้อนเพื่อสร้างชั้นผลึกเดี่ยวที่สม่ำเสมอ ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ การตกสะสมไอของโลหะ-อินทรีย์เคมี (MOCVD) ถือเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวของสารประกอบ III-V และเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้าง

• โมเลกุลบีม Epitaxy (MBE): ดำเนินการในสภาพแวดล้อมสุญญากาศสูงพิเศษ (UHV) กระบวนการนี้ทำให้ได้ความแม่นยำในชั้นอะตอมเดียวโดยการส่งลำแสงความร้อนที่แม่นยำไปบนพื้นผิว ส่งผลให้เกิดการไล่ระดับส่วนต่อประสานที่ชันมาก เหมาะสำหรับโครงสร้างที่ละเอียดมาก เช่น หลุมควอนตัม

การสะสมของเยื่อบุผิวคุณภาพสูงไม่เพียงอาศัยการควบคุมกระบวนการที่แม่นยำเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยการจัดการอายุการใช้งานของส่วนประกอบหลักภายในห้องปฏิกิริยาด้วย (เช่น สารตั้งต้นกราไฟท์ที่เคลือบ SiC) ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อเสถียรภาพและผลผลิตของกระบวนการ

2.2 การใช้งานขั้นสูงที่เปิดใช้งานโดยเทคโนโลยี Epitaxis

Epitaxy ช่วยให้สถาปัตยกรรมอุปกรณ์ไม่สามารถทำได้ด้วยวัสดุเทกองเพียงอย่างเดียว:

• ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แบบซิลิคอน-เจอร์เมเนียม Heterojunction (SiGe HBT): การเพิ่มชั้น epitaxis ของ SiGe ที่บางเฉียบในบริเวณฐานจะสร้างการเปลี่ยนแปลง bandgap ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วการตอบสนองความถี่สูงได้อย่างมาก
• เทคโนโลยีซิลิคอนที่ตึงเครียด: การสะสมชั้นซิลิคอนบางๆ บนโครงตาข่าย SiGe จะทำให้เกิดแรงดึงหรือความเครียดอัด ซึ่งจะช่วยเพิ่มความคล่องตัวของตัวพา (ทั้งการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนใน n-FET และการเคลื่อนที่ของรูใน p-FET จะได้รับการปรับปรุง)
• การเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวแบบเลือกสรร (SEG): ในสถาปัตยกรรม FinFET และ Gate-All-Around (GAA) สมัยใหม่ การเจริญเติบโตของ epitaxis ของ Si/SiGe แบบเลือกสรรบนบริเวณแหล่งกำเนิด/ท่อระบายน้ำจะช่วยลดความต้านทานต่อการสัมผัสและเพิ่มกระแสอิ่มตัว

สำหรับคำจำกัดความของกระบวนการ epitaxy ของเซมิคอนดักเตอร์ โปรดดูที่:กระบวนการ epitaxy ของเซมิคอนดักเตอร์คืออะไร?

ที่สาม วัสดุพิมพ์กับเวเฟอร์แบบ Epitaxis: ภาพรวมของความแตกต่างที่สำคัญ

[บทสรุปที่สำคัญของส่วนนี้]: วิธีที่ตรงที่สุดในการแยกแยะระหว่างทั้งสองคือการตรวจสอบ "บทบาทหน้าที่" ของวัสดุทั้งสอง ซึ่งสารตั้งต้นมีหน้าที่ในการทนต่อแรงกระแทกทางกายภาพและความร้อน ในขณะที่ชั้น epitaxis มีหน้าที่ในการทนต่อกระแสและสนามไฟฟ้า ด้วยการแยกส่วนแอคทีฟออกจากบริเวณที่มีแนวโน้มว่าจะเกิดข้อบกพร่อง เวเฟอร์เอพิแทกเซียลจะมีระดับกระแสไฟรั่วมากกว่าหนึ่งลำดับขนาดที่ต่ำกว่าอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นโดยตรงบนซับสเตรต

สำหรับการเปรียบเทียบด้วยภาพ ตารางด้านล่างนี้จะสรุปความแตกต่างพื้นฐานระหว่างซับสเตรตจำนวนมากและเวเฟอร์เอพิแทกเซียลในแง่ของพารามิเตอร์การผลิตที่สำคัญ:

IV. ความก้าวหน้าทางเทคนิค: Epitaxy ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์โดยพื้นฐานได้อย่างไร

[บทสรุปที่สำคัญของส่วนนี้]: จุดบกพร่องเล็กๆ ตามธรรมชาติและจุดความเครียดจากความร้อนในซับสเตรตจำนวนมากคือ "ตัวทำลายที่ซ่อนอยู่" ซึ่งทำให้เกิดกระแสรั่วไหลสูงและแรงดันพังทลายในอุปกรณ์ต่ำ สาระสำคัญของเทคโนโลยีอีพิแทกเซียลอยู่ที่การแยก "สารตั้งต้นเชิงกลที่มีข้อบกพร่อง" ออกจาก "ชั้นฟังก์ชันแอคทีฟที่ปราศจากข้อบกพร่อง" ดังนั้นจึงแยกการขนส่งพาหะภายในชั้นเอพิแทกเซียลบริสุทธิ์ การออกแบบการแยกส่วนนี้ส่งผลโดยตรงต่อความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้น การใช้พลังงานที่ลดลง และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ยาวนานขึ้น ซึ่งเป็นการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพที่ไม่สามารถทำได้โดยใช้วัสดุพิมพ์จำนวนมากเพียงอย่างเดียว

การแนะนำเทคโนโลยี epitaxis ไม่ใช่แค่ "การเพิ่มชั้นฟิล์ม" เท่านั้น แต่ยังเป็นการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในด้านความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอีกด้วย

แม้ว่าจะมีความบริสุทธิ์ทางเคมีสูงสุด แต่ซับสเตรตเทกองมาตรฐานก็ยังมีรูพรุนขนาดเล็ก การตกตะกอนของออกซิเจน และจุดความเครียดจากความร้อนที่เหลือจากกระบวนการดึงคริสตัลอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การสร้างอุปกรณ์โดยตรงบนพื้นผิวจำนวนมากมักส่งผลให้เกิดกระแสรั่วไหลสูงและความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าพังทลายต่ำ

ในทางตรงกันข้าม เวเฟอร์เอพิเทเชียลจะแยกการขนส่งพาหะภายในชั้นเอพิแทกเซียลที่บริสุทธิ์และปราศจากข้อบกพร่อง ด้วยการแยกส่วนการทำงานที่ใช้งานออกจากซับสเตรตเชิงกลที่มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่อง ผู้ผลิตจึงสามารถบรรลุ:

• ความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้น (ความจุของปรสิตลดลง);
• ใช้พลังงานน้อยลง (ลดการรั่วไหล);
• อายุการใช้งานของอุปกรณ์ยาวนานขึ้นและความเสถียรที่ยอดเยี่ยมภายใต้ความเครียดจากความร้อนจากไฟฟ้าที่รุนแรง

ตัวอย่างเช่น ในด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลัง คุณภาพของชั้น epitaxis ที่เป็นเนื้อเดียวกันของ SiC จะกำหนดระดับแรงดันพังทลายและความต้านทานต่อของอุปกรณ์ MOSFET โดยตรง ซึ่งเป็นสิ่งที่ซับสเตรต SiC จำนวนมากไม่สามารถทำได้ด้วยตัวเอง

V. ปัญหาทางเทคนิคที่เป็นข้อกังวลสูงสุดต่อวิศวกร (FAQ)

(คำถามต่อไปนี้มาจากความท้าทายทางเทคนิคทั่วไปที่วิศวกรกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์พบในระหว่างกระบวนการเติบโตของเยื่อบุผิวที่เกิดขึ้นจริง)

คำถามที่ 1: หากฝุ่นละอองเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในระหว่างการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว นอกเหนือจากการรั่วไหลของห้องเพาะเลี้ยงแล้ว ควรตรวจสอบพื้นที่อื่นใดที่มองข้ามได้ง่ายอีกบ้าง

ตอบ: นี่เป็นหนึ่งในสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดที่ท้าทายที่สุดที่วิศวกรต้องเผชิญในระหว่างการรันเวเฟอร์ตามปกติ หลังจากยืนยันว่าห้องนี้กันอากาศเข้าแล้ว เราขอแนะนำให้จัดลำดับความสำคัญของการตรวจสอบ "มุมที่ซ่อนอยู่" สามประการ:

1. สภาพพื้นผิวของตัวรับกราไฟท์: รอยแตกขนาดเล็กหรือบริเวณที่มีการหลุดลอกในการเคลือบ SiC สามารถปล่อยอนุภาคออกมาที่อุณหภูมิสูงได้ หากมีการใช้ Susceptor มากกว่า 1,000 รอบ เราขอแนะนำให้เปลี่ยน Susceptor ทันทีเพื่อทำการทดสอบ ปัญหาหลายอย่างเกี่ยวกับอนุภาคจะหายไปหลังจากเปลี่ยน Susceptor ด้วยอันที่มีการเคลือบเหมือนเดิม

2. แรงดันชั่วคราวระหว่างการเปลี่ยนท่อแก๊ส: ในระบบ MOCVD ความผันผวนของแรงดัน ณ เวลาที่เปลี่ยนแหล่งกำเนิดแก๊สอาจทำให้ผลพลอยได้หลุดออกจากผนังด้านในของท่อ เราขอแนะนำให้ตรวจสอบกราฟการตอบสนองของตัวควบคุมแรงดันอัตโนมัติ (APC) เพื่อยืนยันว่าเกิดแรงดันเกินขีดจำกัดหรือไม่

3. สิ่งปนเปื้อนที่ด้านหลังของวัสดุพิมพ์: หากมีฝุ่นละเอียดหรือสารอินทรีย์ตกค้างที่ด้านหลังของวัสดุพิมพ์ก่อนจะเข้าสู่ห้องเพาะเลี้ยง อาจ "เคลื่อนตัว" ไปยังชั้น epitaxis ด้านหน้าที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นปัญหาที่มักถูกมองข้ามบ่อยที่สุด

การแก้ไขปัญหาอนุภาคโดยพื้นฐานแล้วเป็นกระบวนการ "กำจัด": เริ่มต้นด้วยวัสดุสิ้นเปลืองที่ถูกเปลี่ยนบ่อยที่สุด และติดตามปัญหาทีละขั้นตอนไปยังส่วนที่ลึกลงไปของห้องเพาะเลี้ยง

คำถามที่ 2: ใน SiC epitaxy หน้าต่างกระบวนการสำหรับการเติบโตแบบขั้นตอนแคบแค่ไหน ความอดทนต่อการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิและความดันมีอะไรบ้าง?

ตอบ: คำถามนี้สัมผัสกับแกนหลักของกระบวนการ epitaxy SiC ซึ่งการเติบโตของการไหลแบบขั้นตอนจำเป็นต้องมีเงื่อนไขสามประการที่จะต้องปฏิบัติตามพร้อมกันภายในหน้าต่างที่แคบมาก: การเคลื่อนตัวของพื้นผิวที่เพียงพอ สิ่งกีดขวางนิวเคลียสที่เหมาะสมที่ขอบขั้นตอน และการปราบปรามการเติบโตของเกาะสามมิติ

จากข้อมูลที่เป็นประโยชน์จากสายการผลิตจำนวนมาก:

• หน้าต่างอุณหภูมิ: โดยทั่วไประหว่าง 1550°C ถึง 1650°C โดยมีหน้าต่างที่มีประสิทธิภาพประมาณ ±15°C หากอุณหภูมิต่ำเกินไป ความหยาบของพื้นผิว (RMS) จะลดลงอย่างรวดเร็ว หากอุณหภูมิสูงเกินไป การรวมโพลีมอร์ฟิก 3C-SiC จะปรากฏขึ้น
• หน้าต่างแรงดัน: โดยทั่วไปจะควบคุมระหว่าง 50 ถึง 200 มิลลิบาร์ โดยมีหน้าต่างที่มีประสิทธิภาพประมาณ ±20 มิลลิบาร์ แรงกดดันที่มากเกินไป → ความยาวการเคลื่อนตัวของพื้นผิวลดลงและการรวมตัวกันเป็นขั้นตอน ความดันไม่เพียงพอ → ลดความอิ่มตัวของไอและอัตราการเติบโตลดลงอย่างมาก

ในการใช้งานจริงทางวิศวกรรม วิศวกรกระบวนการส่วนใหญ่มักชอบที่จะแก้ไขอุณหภูมิก่อน จากนั้นจึงปรับแรงกดอย่างละเอียดเพื่อค้นหาหน้าต่าง เนื่องจากห้องเพาะเลี้ยงจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันได้รวดเร็วกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการสแกน DOE (การออกแบบการทดลอง) อย่างรวดเร็ว

คำถามที่ 3: รอบการเปลี่ยนตัวรับกราไฟท์ในอุปกรณ์ MOCVD มีการกำหนดอย่างไร มันขึ้นอยู่กับจำนวนการวิ่งหรือการตรวจสอบด้วยสายตาหรือไม่?

ตอบ: ปัญหานี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความสมดุลระหว่างผลผลิตของกระบวนการและต้นทุนการผลิต และเป็นจุดสนใจหลักสำหรับทั้งวิศวกรสายการผลิตและผู้มีอำนาจตัดสินใจด้านการจัดซื้อ

แนวทางปฏิบัติที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมเป็นแนวทางแบบสองทางที่ผสมผสาน "อายุการใช้งานของแบทช์" และ "การตรวจสอบด้วยภาพ":

• อายุการใช้งานแบทช์: ซัพพลายเออร์มีอายุการใช้งานที่แนะนำ (เช่น แนะนำให้ใช้ตัวรับเคลือบ SiC ของ VETEK สำหรับแบตช์ Aixtron) ซึ่งได้มาจากการทดสอบการเร่งอายุโดยพิจารณาจากความล้าจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนของสารเคลือบ แม้ว่าลักษณะที่ปรากฏจะเป็นเรื่องปกติ แต่ขอแนะนำให้เปลี่ยนตัวรับตามกำหนดเวลาก่อนที่จะถึงจำนวนแบทช์นี้เพื่อลดความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวกะทันหัน

• การตรวจสอบด้วยสายตา: หลังจากการประมวลผลแต่ละชุด ให้ตรวจสอบพื้นผิวเคลือบ SiC ด้วยสายตาหรือตรวจดูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ หาก "ธงสีแดง" ต่อไปนี้ปรากฏขึ้น จะต้องดำเนินการเปลี่ยนทันที—อย่ารอจนกว่าจะสิ้นสุดอายุการใช้งานที่แนะนำ: 

①การลอกหรือการแตกร้าวของสารเคลือบที่มองเห็นได้ 

2 แผ่นสีที่เปลี่ยนสีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง >1 มม. บนพื้นผิว (บ่งบอกถึงความเสียหายของสารเคลือบและการเกิดออกซิเดชันของสารตั้งต้นกราไฟท์) 

3 การแปรผันของความหนาเฉพาะจุดที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในชั้น epitaxis โดยมีเงื่อนไขว่าปัจจัยการกระจายการไหลของอากาศถูกตัดออก

แนวปฏิบัติทางวิศวกรรมที่ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางคือการกำหนดวงจรการเปลี่ยนที่ 80% ของอายุการใช้งานที่แนะนำของซัพพลายเออร์ ขณะเดียวกันก็สร้างฐานข้อมูลอายุการใช้งานของวัสดุพิมพ์โดยการถ่ายภาพและเก็บถาวรลักษณะที่ปรากฏของแต่ละชุด วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงทั้งการทิ้งของเสียก่อนเวลาอันควร (ซึ่งทำให้เกิดของเสีย) และการพนันจนกระทั่งเตาเผาสุดท้ายสุด ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดเศษเหล็กทั้งชุด

คำถามที่ 4: เมื่อส่วนเวเฟอร์หรือการบิดงอของแผ่นเวเฟอร์เกินข้อกำหนดที่กำหนด สาเหตุหลักมาจากซับสเตรตหรือกระบวนการของส่วนปิดในแกน

ตอบ: นี่เป็นประเด็น "การระบุแหล่งที่มาของความรับผิดชอบ" ที่มีการถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อนที่สุดในหมู่วิศวกรในระหว่างการประชุมการวิเคราะห์ผลผลิต คำตอบคือ มีส่วนช่วยทั้งคู่ แต่น้ำหนักสัมพัทธ์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระบบวัสดุ:

ลำดับการแก้ไขปัญหาเชิงปฏิบัติสำหรับปัญหาการบิดเบี้ยว: ขั้นแรก ตรวจสอบข้อมูลการบิดเบี้ยวขาเข้าของวัสดุพิมพ์ (รายงาน Cpk ของซัพพลายเออร์) → จากนั้น ตรวจสอบความสม่ำเสมอของอุณหภูมิของเตา epitaxis (การสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิล) → สุดท้าย ปรับสูตรกระบวนการ

วี. คำแนะนำโดยสรุปและการคัดเลือก

โดยสรุป สารตั้งต้นทำหน้าที่เป็น "โครงกระดูกและแผงระบายความร้อน" ในขณะที่ชั้นเยื่อบุผิวทำหน้าที่เป็น "สมองและกล้ามเนื้อ" ทั้งสองสิ่งที่ขาดไม่ได้:

หากคุณมุ่งเน้นไปที่ชิปลอจิกมาตรฐานที่คำนึงถึงต้นทุนหรืออุปกรณ์แยกแบบธรรมดา วัสดุพิมพ์ซิลิคอนขนาดใหญ่คุณภาพสูงก็เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของคุณได้

หากแอปพลิเคชันของคุณเกี่ยวข้องกับการสื่อสารความถี่สูง การแปลงพลังงานไฟฟ้าแรงสูง หรือการตรวจจับด้วยแสงที่มีความไวสูง เวเฟอร์ที่ผลิตโดยใช้กระบวนการเอพิแทกเซียลที่มีความแม่นยำคือตัวเลือกที่ดีที่สุดของคุณ

ในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบัน ซึ่งแสวงหาโซลูชันที่ "เร็วขึ้น เล็กลง และมีประสิทธิภาพมากขึ้น" อย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีเอปิแอกเซียลได้กลายเป็นเครื่องมือหลักในการก้าวข้ามขีดจำกัดทางกายภาพของกฎของมัวร์

ต้องการเวเฟอร์อีปิแอกเชียลแบบกำหนดเองสำหรับโครงการของคุณ หรือต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับตัวเลือกการเลือกซับสเตรตเฉพาะหรือไม่

[คลิกที่นี่เพื่อติดต่อเรา] หรือโทร [+86-18069220752] และวิศวกรกระบวนการของเราจะให้การสนับสนุนด้านเทคนิคอย่างมืออาชีพแก่คุณ