في عملية التطوير المزدهرة لصناعة أشباه الموصلات، أصبحت البلورات المفردة المصقولةرقائق السيليكونتلعب دورًا محوريًا. فهي تُعدّ المادة الأساسية لإنتاج مختلف الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. من الدوائر المتكاملة المعقدة والدقيقة إلى المعالجات الدقيقة عالية السرعة وأجهزة الاستشعار متعددة الوظائف، تُعدّ البلورات الأحادية المصقولةرقائق السيليكونتُعدّ هذه الخصائص أساسية. تؤثر الاختلافات في أدائها ومواصفاتها بشكل مباشر على جودة وأداء المنتجات النهائية. فيما يلي المواصفات والمعايير الشائعة لرقائق السيليكون أحادية البلورة المصقولة:

القطر: يُقاس حجم رقائق السيليكون أحادية البلورة شبه الموصلة بقطرها، وتأتي بمواصفات متنوعة. تشمل الأقطار الشائعة بوصتين (50.8 مم)، و3 بوصات (76.2 مم)، و4 بوصات (100 مم)، و5 بوصات (125 مم)، و6 بوصات (150 مم)، و8 بوصات (200 مم)، و12 بوصة (300 مم)، و18 بوصة (450 مم). تناسب الأقطار المختلفة احتياجات الإنتاج ومتطلبات العمليات المختلفة. على سبيل المثال، تُستخدم الرقائق ذات القطر الأصغر عادةً في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة الخاصة صغيرة الحجم، بينما تُظهر الرقائق ذات القطر الأكبر كفاءة إنتاجية أعلى ومزايا من حيث التكلفة في تصنيع الدوائر المتكاملة واسعة النطاق. تُصنف متطلبات السطح إلى مصقولة من جانب واحد (SSP) ومصقولة من جانبين (DSP). تُستخدم الرقائق المصقولة من جانب واحد للأجهزة التي تتطلب تسطيحًا عاليًا على جانب واحد، مثل بعض أجهزة الاستشعار. تُستخدم الرقاقات المصقولة على الوجهين بشكل شائع في الدوائر المتكاملة وغيرها من المنتجات التي تتطلب دقة عالية على كلا السطحين. متطلبات السطح (التشطيب): SSP مصقول على جانب واحد / DSP مصقول على الوجهين.

النوع/المُشَوِّب: (1) أشباه الموصلات من النوع N: عند إضافة ذرات شوائب معينة إلى أشباه الموصلات الجوهرية، فإنها تُغيِّر من موصليتها. على سبيل المثال، عند إضافة عناصر خماسية التكافؤ مثل النيتروجين (N)، والفوسفور (P)، والزرنيخ (As)، والأنتيمون (Sb)، تُشكِّل إلكترونات تكافؤها روابط تساهمية مع إلكترونات تكافؤ ذرات السيليكون المحيطة، تاركةً إلكترونًا إضافيًا غير مرتبط برابطة تساهمية. ينتج عن هذا تركيز إلكترونات أكبر من تركيز الثقب، مُشكِّلاً أشباه موصلات من النوع N، والمعروفة أيضًا باسم أشباه الموصلات الإلكترونية. تُعَدُّ أشباه الموصلات من النوع N بالغة الأهمية في تصنيع الأجهزة التي تتطلب الإلكترونات كحاملات شحنة رئيسية، مثل بعض أجهزة الطاقة. (2) أشباه الموصلات من النوع P: عند إدخال عناصر شوائب ثلاثية التكافؤ، مثل البورون (B) والغاليوم (Ga) والإنديوم (In)، إلى أشباه الموصلات السيليكونية، تُشكل إلكترونات التكافؤ لذرات الشوائب روابط تساهمية مع ذرات السيليكون المحيطة، لكنها تفتقر إلى إلكترون تكافؤ واحد على الأقل، ولا يمكنها تكوين رابطة تساهمية كاملة. يؤدي هذا إلى تركيز فجوات أكبر من تركيز الإلكترونات، مما يُشكل أشباه الموصلات من النوع P، والمعروفة أيضًا باسم أشباه الموصلات ذات الفجوات. تلعب أشباه الموصلات من النوع P دورًا رئيسيًا في تصنيع الأجهزة التي تعمل فيها الفجوات كحاملات شحنة رئيسية، مثل الثنائيات وبعض الترانزستورات.

المقاومة الكهربائية: المقاومة الكهربائية كمية فيزيائية أساسية تقيس التوصيل الكهربائي لرقائق السيليكون أحادية البلورة المصقولة. تعكس قيمتها الأداء التوصيلي للمادة. كلما انخفضت المقاومة الكهربائية، كانت موصلية رقاقة السيليكون أفضل؛ وبالعكس، كلما زادت المقاومة الكهربائية، انخفضت الموصلية. تُحدد مقاومة رقائق السيليكون بخصائصها المادية، كما أن لدرجة الحرارة تأثيرًا كبيرًا. عمومًا، تزداد مقاومة رقائق السيليكون مع درجة الحرارة. في التطبيقات العملية، تختلف متطلبات المقاومة الكهربائية لرقائق السيليكون في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة المختلفة. على سبيل المثال، تحتاج الرقائق المستخدمة في تصنيع الدوائر المتكاملة إلى تحكم دقيق في المقاومة الكهربائية لضمان أداء مستقر وموثوق.

الاتجاه: يُمثل اتجاه بلورة الرقاقة الاتجاه البلوري لشبكة السيليكون، والذي يُحدد عادةً بمؤشرات ميلر مثل (100)، (110)، (111)، إلخ. تختلف اتجاهات البلورات المختلفة في خصائصها الفيزيائية، مثل كثافة الخطوط، والتي تختلف باختلاف الاتجاه. يؤثر هذا الاختلاف على أداء الرقاقة في خطوات المعالجة اللاحقة، وعلى الأداء النهائي للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. في عملية التصنيع، يُحسّن اختيار رقاقة سيليكون ذات اتجاه مناسب لمتطلبات الأجهزة المختلفة أداء الجهاز، ويرفع كفاءة الإنتاج، ويرفع جودة المنتج.

الحافة المسطحة/الشق: تلعب الحافة المسطحة (Flat) أو الشق على شكل حرف V (Notch) على محيط رقاقة السيليكون دورًا حاسمًا في محاذاة اتجاه البلورة، وهي مُعرّف مهم في تصنيع الرقاقة ومعالجتها. تتوافق الرقاقات ذات الأقطار المختلفة مع معايير مختلفة لطول الحافة المسطحة أو الشق. تُصنف حواف المحاذاة إلى حافة مسطحة أولية وحافة مسطحة ثانوية. تُستخدم الحافة المسطحة الأولية بشكل رئيسي لتحديد اتجاه البلورة الأساسي ومرجع معالجة الرقاقة، بينما تُساعد الحافة المسطحة الثانوية على دقة المحاذاة والمعالجة، مما يضمن دقة التشغيل واتساق الرقاقة على طول خط الإنتاج.

السُمك: يُحدَّد سُمك الرقاقة عادةً بالميكرومتر (μm)، ويتراوح السُمك عادةً بين 100 و1000 ميكرومتر. تُناسب الرقاقات ذات السُمك المختلف أنواعًا مُختلفة من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. تُستخدم الرقاقات الأرق (مثل 100-300 ميكرومتر) غالبًا في تصنيع الرقاقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السُمك، مما يُقلل حجم الرقاقة ووزنها ويزيد من كثافة التكامل. تُستخدم الرقاقات الأسمك (مثل 500-1000 ميكرومتر) على نطاق واسع في الأجهزة التي تتطلب قوة ميكانيكية أعلى، مثل أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية، لضمان ثباتها أثناء التشغيل.

خشونة السطح: تُعد خشونة السطح أحد المعايير الرئيسية لتقييم جودة الرقاقة، إذ تؤثر بشكل مباشر على الالتصاق بين الرقاقة ومواد الأغشية الرقيقة المترسبة اللاحقة، بالإضافة إلى الأداء الكهربائي للجهاز. يُعبَّر عنها عادةً بخشونة الجذر التربيعي المتوسط ​​(RMS) (بالنانومتر). كلما انخفضت خشونة السطح، أصبح سطح الرقاقة أكثر نعومة، مما يُساعد على تقليل ظواهر مثل تشتت الإلكترونات، ويُحسِّن أداء الجهاز وموثوقيته. في عمليات تصنيع أشباه الموصلات المتقدمة، تزداد متطلبات خشونة السطح صرامةً، خاصةً في تصنيع الدوائر المتكاملة عالية الجودة، حيث يجب التحكم في خشونة السطح إلى بضعة نانومترات أو أقل.

التباين الكلي في السُمك (TTV): يُشير التباين الكلي في السُمك إلى الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى للسُمك المُقاس عند نقاط متعددة على سطح الرقاقة، ويُعبَّر عنه عادةً بالميكرومتر. قد يؤدي ارتفاع التباين الكلي في السُمك إلى انحرافات في عمليات مثل الطباعة الضوئية والحفر، مما يؤثر على ثبات أداء الجهاز وإنتاجيته. لذلك، يُعد التحكم في التباين الكلي في السُمك أثناء تصنيع الرقاقة خطوة أساسية لضمان جودة المنتج. لتصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة عالية الدقة، عادةً ما يُشترط أن يكون التباين الكلي في السُمك في حدود بضعة ميكرومترات.

الانحناء: يشير الانحناء إلى الانحراف بين سطح الرقاقة والمستوى المسطح المثالي، ويُقاس عادةً بالميكرومتر. قد تنكسر الرقاقات ذات الانحناء المفرط أو تتعرض لإجهاد غير متساوٍ أثناء المعالجة اللاحقة، مما يؤثر على كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. وخاصةً في العمليات التي تتطلب تسطيحًا عاليًا، مثل الطباعة الضوئية، يجب التحكم في الانحناء ضمن نطاق محدد لضمان دقة واتساق نمط الطباعة الضوئية.

الانحناء: يشير الانحناء إلى الانحراف بين سطح الرقاقة والشكل الكروي المثالي، ويُقاس أيضًا بالميكرومتر. وكما هو الحال مع التقوس، يُعد الانحناء مؤشرًا مهمًا على استواء الرقاقة. لا يؤثر الانحناء المفرط على دقة وضع الرقاقة في معدات المعالجة فحسب، بل قد يُسبب أيضًا مشاكل أثناء عملية تغليف الرقاقة، مثل ضعف الالتصاق بين الرقاقة ومادة التغليف، مما يؤثر بدوره على موثوقية الجهاز. في صناعة أشباه الموصلات عالية الجودة، أصبحت متطلبات الانحناء أكثر صرامة لتلبية متطلبات عمليات تصنيع وتغليف الرقاقات المتقدمة.

شكل الحافة: يُعدّ شكل حافة الرقاقة بالغ الأهمية لمعالجتها ومناولتها اللاحقة. ويُحدَّد عادةً من خلال منطقة استبعاد الحافة (EEZ)، التي تُحدد المسافة من حافة الرقاقة حيث لا يُسمح بالمعالجة. يُساعد التصميم الجيد لشكل الحافة والتحكم الدقيق في منطقة استبعاد الحافة (EEZ) على تجنب عيوب الحافة وتركيزات الإجهاد وغيرها من المشاكل أثناء المعالجة، مما يُحسّن جودة الرقاقة وإنتاجيتها بشكل عام. في بعض عمليات التصنيع المتقدمة، يُشترط أن تكون دقة شكل الحافة أقل من الميكرون.

عدد الجسيمات: يؤثر عدد الجسيمات وتوزيعها على سطح الرقاقة بشكل كبير على أداء الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. قد تؤدي الجسيمات الزائدة أو الكبيرة إلى أعطال في الجهاز، مثل قصر الدائرة أو التسريب، مما يقلل من إنتاجية المنتج. لذلك، يُقاس عدد الجسيمات عادةً بحساب عدد الجسيمات في وحدة المساحة، مثل عدد الجسيمات التي يزيد حجمها عن 0.3 ميكرومتر. يُعدّ التحكم الدقيق في عدد الجسيمات أثناء تصنيع الرقاقة مقياسًا أساسيًا لضمان جودة المنتج. تُستخدم تقنيات تنظيف متطورة وبيئة إنتاج نظيفة لتقليل تلوث الجسيمات على سطح الرقاقة.

الإنتاج ذو الصلة

رقاقة سيليكون أحادية البلورة من نوع ركيزة Si N/P رقاقة كربيد السيليكون الاختيارية

رقاقة السيليكون FZ CZ متوفرة في المخزون رقاقة السيليكون مقاس 12 بوصة للاختبار أو التحضير