अर्धचालक उद्योग की तेजी से बढ़ती विकास प्रक्रिया में, पॉलिश किए गए एकल क्रिस्टलसिलिकॉन वेफ़र्सएक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये विभिन्न माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उत्पादन के लिए मूलभूत सामग्री के रूप में काम करते हैं। जटिल और सटीक एकीकृत परिपथों से लेकर उच्च गति वाले माइक्रोप्रोसेसरों और बहुक्रियाशील सेंसरों तक, पॉलिश किए गए एकल क्रिस्टलसिलिकॉन वेफ़र्सआवश्यक हैं। उनके प्रदर्शन और विशिष्टताओं में अंतर अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करता है। पॉलिश किए गए सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के सामान्य विशिष्टताएँ और पैरामीटर नीचे दिए गए हैं:

व्यास: अर्धचालक एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स का आकार उनके व्यास से मापा जाता है, और वे विभिन्न विशिष्टताओं में आते हैं। सामान्य व्यासों में 2 इंच (50.8 मिमी), 3 इंच (76.2 मिमी), 4 इंच (100 मिमी), 5 इंच (125 मिमी), 6 इंच (150 मिमी), 8 इंच (200 मिमी), 12 इंच (300 मिमी), और 18 इंच (450 मिमी) शामिल हैं। विभिन्न व्यास विभिन्न उत्पादन आवश्यकताओं और प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त हैं। उदाहरण के लिए, छोटे व्यास वाले वेफर्स आमतौर पर विशेष, छोटे-वॉल्यूम वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि बड़े व्यास वाले वेफर्स बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट निर्माण में उच्च उत्पादन दक्षता और लागत लाभ प्रदर्शित करते हैं। सतह की आवश्यकताओं को सिंगल-साइड पॉलिश्ड (एसएसपी) और डबल-साइड पॉलिश्ड (डीएसपी) के रूप में वर्गीकृत किया गया है डबल-साइड पॉलिश्ड वेफ़र्स का इस्तेमाल आमतौर पर इंटीग्रेटेड सर्किट और अन्य उत्पादों के लिए किया जाता है, जिनमें दोनों सतहों पर उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। सतह की आवश्यकता (फिनिश): सिंगल-साइड पॉलिश्ड एसएसपी / डबल-साइड पॉलिश्ड डीएसपी।

प्रकार/मिश्रधातु: (1) N-प्रकार अर्धचालक: जब कुछ अशुद्धियाँ परमाणुओं को आंतरिक अर्धचालक में प्रविष्ट कराया जाता है, तो वे उसकी चालकता को बदल देते हैं। उदाहरण के लिए, जब नाइट्रोजन (N), फॉस्फोरस (P), आर्सेनिक (As), या एंटीमनी (Sb) जैसे पंचसंयोजक तत्व इसमें मिलाए जाते हैं, तो उनके संयोजकता इलेक्ट्रॉन आसपास के सिलिकॉन परमाणुओं के संयोजकता इलेक्ट्रॉनों के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं, जिससे एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन बच जाता है जो सहसंयोजक बंध से बंधा नहीं होता। इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन सांद्रता, छिद्र सांद्रता से अधिक हो जाती है, जिससे एक N-प्रकार अर्धचालक बनता है, जिसे इलेक्ट्रॉन-प्रकार अर्धचालक भी कहा जाता है। N-प्रकार अर्धचालक उन उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण होते हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों को मुख्य आवेश वाहक के रूप में आवश्यक होता है, जैसे कि कुछ विद्युत उपकरण। (2) P-प्रकार अर्धचालक: जब बोरॉन (B), गैलियम (Ga), या इंडियम (In) जैसे त्रिसंयोजी अशुद्धता तत्वों को सिलिकॉन अर्धचालक में डाला जाता है, तो अशुद्धता परमाणुओं के संयोजी इलेक्ट्रॉन आसपास के सिलिकॉन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं, लेकिन उनमें कम से कम एक संयोजी इलेक्ट्रॉन का अभाव होता है और वे पूर्ण सहसंयोजक बंध नहीं बना पाते। इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन सांद्रता की तुलना में छिद्र सांद्रता अधिक हो जाती है, जिससे P-प्रकार अर्धचालक बनता है, जिसे छिद्र-प्रकार अर्धचालक भी कहा जाता है। P-प्रकार अर्धचालक उन उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं जहाँ छिद्र मुख्य आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं, जैसे डायोड और कुछ ट्रांजिस्टर।

प्रतिरोधकता: प्रतिरोधकता एक प्रमुख भौतिक राशि है जो पॉलिश किए गए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की विद्युत चालकता मापती है। इसका मान पदार्थ के चालकत्व को दर्शाता है। प्रतिरोधकता जितनी कम होगी, सिलिकॉन वेफर्स की चालकता उतनी ही बेहतर होगी; इसके विपरीत, प्रतिरोधकता जितनी अधिक होगी, चालकता उतनी ही कम होगी। सिलिकॉन वेफर्स की प्रतिरोधकता उनके अंतर्निहित भौतिक गुणों द्वारा निर्धारित होती है, और तापमान का भी इस पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। सामान्यतः, सिलिकॉन वेफर्स की प्रतिरोधकता तापमान के साथ बढ़ती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विभिन्न माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सिलिकॉन वेफर्स के लिए अलग-अलग प्रतिरोधकता आवश्यकताएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, एकीकृत परिपथ निर्माण में प्रयुक्त वेफर्स को स्थिर और विश्वसनीय उपकरण प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए प्रतिरोधकता के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

अभिविन्यास: वेफर का क्रिस्टल अभिविन्यास सिलिकॉन जालक की क्रिस्टलोग्राफिक दिशा को दर्शाता है, जिसे आमतौर पर मिलर सूचकांकों जैसे (100), (110), (111), आदि द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। विभिन्न क्रिस्टल अभिविन्यासों के अलग-अलग भौतिक गुण होते हैं, जैसे रेखा घनत्व, जो अभिविन्यास के आधार पर भिन्न होता है। यह अंतर बाद के प्रसंस्करण चरणों में वेफर के प्रदर्शन और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अंतिम प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। निर्माण प्रक्रिया में, विभिन्न उपकरणों की आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त अभिविन्यास वाले सिलिकॉन वेफर का चयन उपकरण के प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकता है, उत्पादन दक्षता में सुधार कर सकता है और उत्पाद की गुणवत्ता को बढ़ा सकता है।

फ्लैट/नॉच: सिलिकॉन वेफर की परिधि पर स्थित फ्लैट किनारा (फ्लैट) या वी-नॉच (नॉच), क्रिस्टल अभिविन्यास संरेखण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और वेफर के निर्माण एवं प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण पहचानकर्ता है। विभिन्न व्यास वाले वेफर, फ्लैट या नॉच की लंबाई के लिए अलग-अलग मानकों के अनुरूप होते हैं। संरेखण किनारों को प्राथमिक फ्लैट और द्वितीयक फ्लैट में वर्गीकृत किया गया है। प्राथमिक फ्लैट का उपयोग मुख्य रूप से वेफर के मूल क्रिस्टल अभिविन्यास और प्रसंस्करण संदर्भ को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जबकि द्वितीयक फ्लैट सटीक संरेखण और प्रसंस्करण में सहायता करता है, जिससे उत्पादन लाइन में वेफर का सटीक संचालन और एकरूपता सुनिश्चित होती है।

मोटाई: वेफर की मोटाई आमतौर पर माइक्रोमीटर (μm) में निर्दिष्ट की जाती है, जिसकी सामान्य मोटाई 100μm और 1000μm के बीच होती है। विभिन्न मोटाई के वेफर विभिन्न प्रकार के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयुक्त होते हैं। पतले वेफर (जैसे, 100μm – 300μm) अक्सर चिप निर्माण के लिए उपयोग किए जाते हैं, जहाँ सख्त मोटाई नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिससे चिप का आकार और वजन कम होता है और एकीकरण घनत्व बढ़ता है। मोटे वेफर (जैसे, 500μm – 1000μm) व्यापक रूप से उन उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं जिनमें उच्च यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता होती है, जैसे कि पावर सेमीकंडक्टर उपकरण, संचालन के दौरान स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए।

सतही खुरदरापन: सतही खुरदरापन वेफर की गुणवत्ता के मूल्यांकन के लिए प्रमुख मापदंडों में से एक है, क्योंकि यह वेफर और उसके बाद जमा होने वाली पतली फिल्म सामग्री के बीच आसंजन को सीधे प्रभावित करता है, साथ ही उपकरण के विद्युत प्रदर्शन को भी। इसे आमतौर पर मूल माध्य वर्ग (RMS) खुरदरापन (nm में) के रूप में व्यक्त किया जाता है। कम सतही खुरदरापन का अर्थ है कि वेफर की सतह अधिक चिकनी है, जो इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन जैसी घटनाओं को कम करने में मदद करती है और उपकरण के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार करती है। उन्नत अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाओं में, सतही खुरदरापन की आवश्यकताएँ लगातार कठोर होती जा रही हैं, विशेष रूप से उच्च-स्तरीय एकीकृत परिपथ निर्माण के लिए, जहाँ सतही खुरदरापन को कुछ नैनोमीटर या उससे भी कम तक नियंत्रित किया जाना आवश्यक है।

कुल मोटाई परिवर्तन (टीटीवी): कुल मोटाई परिवर्तन, वेफर सतह पर कई बिंदुओं पर मापी गई अधिकतम और न्यूनतम मोटाई के बीच के अंतर को दर्शाता है, जिसे आमतौर पर माइक्रोमीटर में व्यक्त किया जाता है। उच्च टीटीवी फोटोलिथोग्राफी और एचिंग जैसी प्रक्रियाओं में विचलन का कारण बन सकता है, जिससे उपकरण के प्रदर्शन, स्थिरता और उत्पादन पर असर पड़ता है। इसलिए, वेफर निर्माण के दौरान टीटीवी को नियंत्रित करना उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने का एक महत्वपूर्ण कदम है। उच्च-परिशुद्धता वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण निर्माण के लिए, टीटीवी आमतौर पर कुछ माइक्रोमीटर के भीतर होना आवश्यक है।

धनुषाकार: धनुषाकार वेफर सतह और आदर्श समतल तल के बीच के विचलन को दर्शाता है, जिसे आमतौर पर μm में मापा जाता है। अत्यधिक धनुषाकार वेफर बाद की प्रक्रिया के दौरान टूट सकते हैं या असमान तनाव का अनुभव कर सकते हैं, जिससे उत्पादन क्षमता और उत्पाद की गुणवत्ता प्रभावित होती है। विशेष रूप से उन प्रक्रियाओं में जिनमें उच्च समतलता की आवश्यकता होती है, जैसे कि फोटोलिथोग्राफी, फोटोलिथोग्राफिक पैटर्न की सटीकता और एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए धनुषाकार को एक विशिष्ट सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए।

वार्प: वार्प, वेफर की सतह और आदर्श गोलाकार आकृति के बीच के विचलन को दर्शाता है, जिसे μm में भी मापा जाता है। धनुषाकार आकृति की तरह, वार्प भी वेफर के समतल होने का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। अत्यधिक वार्प न केवल प्रसंस्करण उपकरणों में वेफर की प्लेसमेंट सटीकता को प्रभावित करता है, बल्कि चिप पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान भी समस्याएँ पैदा कर सकता है, जैसे चिप और पैकेजिंग सामग्री के बीच खराब संबंध, जो बदले में उपकरण की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है। उच्च-स्तरीय अर्धचालक निर्माण में, उन्नत चिप निर्माण और पैकेजिंग प्रक्रियाओं की माँगों को पूरा करने के लिए वार्प आवश्यकताएँ अधिक कठोर होती जा रही हैं।

एज प्रोफाइल: वेफर की एज प्रोफाइल उसके बाद के प्रसंस्करण और संचालन के लिए महत्वपूर्ण होती है। इसे आमतौर पर एज एक्सक्लूज़न ज़ोन (EEZ) द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, जो वेफर एज से उस दूरी को परिभाषित करता है जहाँ प्रसंस्करण की अनुमति नहीं है। एक उचित रूप से डिज़ाइन की गई एज प्रोफाइल और सटीक EEZ नियंत्रण प्रसंस्करण के दौरान एज दोषों, तनाव सांद्रता और अन्य समस्याओं से बचने में मदद करते हैं, जिससे वेफर की समग्र गुणवत्ता और उपज में सुधार होता है। कुछ उन्नत विनिर्माण प्रक्रियाओं में, एज प्रोफाइल की सटीकता सब-माइक्रोन स्तर पर होनी आवश्यक है।

कण गणना: वेफर की सतह पर कणों की संख्या और आकार का वितरण सूक्ष्म-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। अत्यधिक या बड़े कण उपकरण की विफलता, जैसे शॉर्ट सर्किट या रिसाव, का कारण बन सकते हैं, जिससे उत्पाद की उपज कम हो जाती है। इसलिए, कण गणना आमतौर पर प्रति इकाई क्षेत्र में कणों की गणना करके मापी जाती है, जैसे कि 0.3μm से बड़े कणों की संख्या। वेफर निर्माण के दौरान कणों की संख्या पर सख्त नियंत्रण उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए एक आवश्यक उपाय है। वेफर की सतह पर कणों के संदूषण को कम करने के लिए उन्नत सफाई तकनीकों और स्वच्छ उत्पादन वातावरण का उपयोग किया जाता है।

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