Перегляд вихідного коду сторінки Напівпровідникова пластина

{{Otheruses|Підкладка (значення)}}

[[Файл:Wafer 2 Zoll bis 8 Zoll 2.jpg|міні|праворуч|256пкс|Пластини (2, 4, 6, 8 дюймів), готові до нарізки]]

[[Файл:Wafer300mm-LargeIC-testset.jpg|thumb|right|256px|Спектральне розділення видимого світла в багатошаровому середовищі 300 мм пластини.]]

'''Напівпровідникова пластина, підкладка''' ({{lang-en|wafer}}) — тонка [[монокристал]]ічна [[напівпровідник]]ова пластина, що призначена для створення плівок, [[Гетероструктура|гетероструктур]], та вирощування монокристалічних шарів за допомогою [[Епітаксія (технологія)|епітаксії]], [[Кристалізація|кристалізації]] та ін. Використовується як основа для мікроелектронних пристроїв, [[Інтегральна мікросхема|інтегральних мікросхем]]. Підкладка проходить багатоетапний процес виготовлення, що включає [[Легування (напівпровідники)|легування]], [[Травлення (технологія)|травлення]], осадження різних матеріалів та [[Фотолітографія|фотолітографію]]<ref>[[Бахрушин Володимир Євгенович|Бахрушин В.Е.]] Получение и физические свойства слаболегированных слоев многослойных композиций. - Запоріжжя: КПУ, 2001. - 247 с.</ref>.

В процесі вирощування кристалів вагому роль відіграє відповідність кристалічної решітки кремнієвої пластини кристалу, що наростає. Зокрема вагомим є структурно-геометрична відповідність, а також відсутність дефектів у підкладці. У випадку сильної невідповідності кристалічних решіток підкладки і кристалу, використовують [[буферний шар]] для попередження виникнення численних [[Дислокація (кристалографія)|дислокацій]].

== Історія ==
У 50-х роках [[Мохамед Аталла]] досліджував поверхневі властивості кремнієвих [[напівпровідник]]ів у [[Bell Labs]], де він застосував новий метод виготовлення [[Технологія виробництва напівпровідників|напівпровідникових пристроїв]], покривши кремнієву пластину ізоляційним шаром [[Оксид кремнію|оксиду кремнію]], щоб електрони могли надійно проникати до напівпровідного кремнію внизу, долаючи [[Поверхневі стани|поверхневі стани,]] які заважали їм досягати напівпровідного шару. Це явище відоме як [[Пасивація|поверхнева пасивація]], метод, який згодом став критичним для [[ Напівпровідникова промисловість|напівпровідникової промисловості,]] оскільки дав можливість масового виробництва [[Мікросхема|інтегральних мікросхем]] кремнію (ІС). <ref name="atalla">{{Cite web|title=Martin Atalla in Inventors Hall of Fame, 2009|url=https://www.invent.org/inductees/martin-john-m-atalla|accessdate=21 червня 2013|archive-date=19 вересня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20190919204631/https://www.invent.org/inductees/martin-john-m-atalla}}</ref> <ref name="kahng">{{Cite web|title=Dawon Kahng|url=https://www.invent.org/inductees/dawon-kahng|website=[[National Inventors Hall of Fame]]|accessdate=27 червня 2019|archive-date=27 жовтня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191027062651/https://www.invent.org/inductees/dawon-kahng}}</ref> <ref name="Lojek">{{Cite book|title=History of Semiconductor Engineering|url=https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697|last=Lojek|first=Bo|date=2007|publisher=[[Springer Science & Business Media]]|pages=[https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697/page/n327 321]–3|isbn=9783540342588}}</ref> Метод поверхневої пасивації був представлений Аталлою в 1957 р. <ref>{{Cite book|title=History of Semiconductor Engineering|url=https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697|last=Lojek|first=Bo|date=2007|publisher=[[Springer Science & Business Media]]|page=[https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697/page/n128 120]|isbn=9783540342588}}</ref> і пізніше був основою для процесу утворення структури [[Транзистор метал-діелектрик-напівпровідник|метал-оксид-напівпровідник]] (МОС), винайденого Аталлою та [[ Доун Канг|Доуном Канггом]] у 1959 р. <ref name="atalla" /> 

До 1960 року кремнієві пластини виготовляли в США такими компаніями, як [[ MEMC Електронні матеріали|MEMC]] / [[ SunEdison|SunEdison]] . У 1965 році американські інженери Ерік О. Ернст, Дональд Дж. Херд та Джерард Зелі, працюючи в [[IBM]], подали патент US3423629A<ref>{{Cite web
|url=https://patents.google.com/patent/US3424629A/en
|title=High capacity epitaxial apparatus and method |last=
|date=
|website=patents.google.com
|language=en
|accessdate=8 грудня 2019
|archive-date=8 грудня 2019
|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185755/https://patents.google.com/patent/US3424629A/en
}}</ref> на перший [[Епітаксія (технологія)|епітаксіальний]] апарат високої ємності.

== Технологія виготовлення ==
[[Файл:Czochralski_Process.svg|міні|300x300пкс|Процес [[Метод Чохральського|Чохральського]].]]
Пластини формуються з високочистого <ref>"Semi" SemiSource 2006: A supplement to Semiconductor International. December 2005. Reference Section: ''How to Make a Chip.'' Adapted from Design News. Reed Electronics Group.</ref> майже бездефектного [[Кристал|монокристалічного]] матеріалу з чистотою 99,9999999% ( [[ Дев'ять (чистота)|9N]] ) або вище. <ref>SemiSource 2006: A supplement to Semiconductor International. December 2005. Reference Section: ''How to Make a Chip.'' Adapted from Design News. Reed Electronics Group.</ref> Один процес формування [[Монокристал кремнію|монокристалу кремнію]] відомий як [[Метод Чохральського|ріст Чохральського,]] винайдений польським хіміком [[Ян Чохральський|Яном Чохральським]] . У цьому процесі утворюється циліндричний [[Зливок|злиток]] монокристалічного напівпровідника високої чистоти, такий як кремній або [[германій]], шляхом витягування [[Затравка|затравки]] з [[Зонне плавлення|розплаву]].<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=wZPRPU6ne7UC&pg=PA248#PPA6,M1|title=Microelectronic Materials and Processes|last=Levy|first=Roland Albert|year=1989|pages=1–2|isbn=978-0-7923-0154-7|accessdate=2008-02-23|archive-date=15 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191215153115/https://books.google.com/books?id=wZPRPU6ne7UC&pg=PA248#PPA6,M1}}</ref> <ref name="Grover">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=Ecl_mnz1xcUC&pg=PA122&dq=GaAs+Wafer+Manufacture#PPA113,M1|title=Microelectronic Materials|last=Grovenor|first=C.|year=1989|publisher=CRC Press|pages=113–123|isbn=978-0-85274-270-9|accessdate=2008-02-25|archive-date=24 червня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160624005705/https://books.google.com/books?id=Ecl_mnz1xcUC&pg=PA122&dq=GaAs+Wafer+Manufacture#PPA113,M1}}</ref> Донорні домішки атомів, такі як [[бор]] або [[фосфор]] у процесі з кремнієм, можуть бути додані до розплавленого [[Власний напівпровідник|власного]] матеріалу в точних кількостях для того, щоб [[Легування (електроніка)|легувати]] кристал, таким чином перетворюючи його на [[ Зовнішній напівпровідник|зовнішній напівпровідник]] [[ Напівпровідник N типу|n-типу]] або [[ Напівпровідник типу P|p-типу]] . 

Потім [[Монокристал кремнію|полікристал кремнію]] [[wikiwikiweb:sliced|нарізається]] пилкою (тип [[Пилка-струна|дротяної пилки]] ) і [[Полірування|шліфується]] для формування пластин. <ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=Qi98H-iTgLEC&pg=PA70&dq=wafer+flat+and+notch#PPA71,M1|title=Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology|last=Nishi|first=Yoshio|year=2000|publisher=CRC Press|pages=67–71|isbn=978-0-8247-8783-7|accessdate=2008-02-25|archive-date=2 травня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160502084223/https://books.google.com/books?id=Qi98H-iTgLEC&pg=PA70&dq=wafer+flat+and+notch#PPA71,M1}}</ref> Площа пластини становить 100–200мм<sup>2</sup>, а товщина - 100–500мкм. <ref>{{Cite web|url=https://www.pveducation.org/pvcdrom/design-of-silicon-cells/silicon-solar-cell-parameters|title=Silicon Solar Cell Parameters|accessdate=2019-06-27|archive-date=4 жовтня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191004073924/http://www.pveducation.org/pvcdrom/design-of-silicon-cells/silicon-solar-cell-parameters}}</ref> У електроніці використовуються пластини розмірами від 100–450мм у діаметрі. Найбільші мають діаметр 450мм. <ref>{{Cite web|url=http://www.f450c.org/infographic/|title=Evolution of the Silicon Wafer|date=|accessdate=|website=F450C|publisher=|last=|first=|archive-date=8 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185918/https://f450c.org/infographic/}}</ref> 

== Очищення, текстурування та травлення ==
Кремнієві пластини очищаються [[ Слабка кислота|слабкими кислотами,]] щоб видалити небажані частинки або відновити пошкодження, спричинені в процесі нарізання. Для використання у [[Фотоелектрична комірка|сонячних батареях]] пластини текстуровані для створення шорсткої поверхні для підвищення їх ефективності. Утворене ФСС ( [[ Фосфосилікатне скло|фосфосилікатне скло]] ) видаляється з краю пластини при [[Офорт|травленні]] . <ref>{{Cite web|url=http://www.omron-semi-pv.eu/en/wafer-based-pv/front-end/wet-process.html|title=Archived copy|accessdate=2008-11-26|archiveurl=https://web.archive.org/web/20090204143516/http://www.omron-semi-pv.eu/en/wafer-based-pv/front-end/wet-process.html|archivedate=2009-02-04}}</ref> 

== Властивості пластин ==
Кремнієві пластини випускаються в різних діаметрах від 25,4 &nbsp; мм (1 &nbsp; дюйм) до 300 &nbsp; мм (11,8 &nbsp; дюймів). <ref name="f450c">{{Cite web|title=Evolution Of Silicon Wafer {{!}} F450C|url=http://www.f450c.org/infographic/|website=F450C|accessdate=2015-12-17|language=en-US|archive-date=8 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185918/https://f450c.org/infographic/}}</ref> <ref>{{Cite web|title=Silicon Wafer|url=http://www.semiwafer.com/products/silicon.htm|accessdate=2008-02-23|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080220102757/http://www.semiwafer.com/products/silicon.htm|archivedate=2008-02-20}}</ref> [[ Напівпровідникове виробництво|Установки для виготовлення напівпровідників]], відомі як ''розмови'', визначаються діаметром пластин, який вони виготовляють. Діаметр поступово збільшувався для поліпшення пропускної здатності та зниження собівартості за допомогою сучасної сучасної фабрики з використанням {{Nobr|300 mm}} із пропозицією прийняти {{Nobr|450 mm}} . <ref>{{Cite web|url=http://www.intel.com/pressroom/archive/releases/20080505corp.htm|title=Intel, Samsung, TSMC reach agreement about 450mm tech|last=|date=|website=intel.com|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=18 березня 2009|archive-url=https://web.archive.org/web/20090318082549/http://www.intel.com/pressroom/archive/releases/20080505corp.htm}}</ref> <ref>[http://www.itrs.net/Links/2008Summer/Public Presentations/PDF/FEP.pdf ITRS Presentation (PDF)]{{Недоступне посилання}}</ref> [[Intel]], [[TSMC]] і [[Samsung Group|Samsung]] окремо проводять дослідження з появою {{Nobr|450 mm}} « [[Прототип (техніка)|прототип]] » (дослідження) [[ Fab (напівпровідники)|ФАБС]], хоча серйозні перешкоди залишаються. 
{| class="wikitable sortable mw-collapsible" style="text-align:center"
!Розмір пластини
!Товщина
!Рік випуску <ref name="f450c2">{{Cite web|title=Evolution Of Silicon Wafer {{!}} F450C|url=http://www.f450c.org/infographic/|website=F450C|accessdate=2015-12-17|language=en-US|archive-date=8 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185918/https://f450c.org/infographic/}}</ref>
!Вага пластини
!100 мм2 (10 &nbsp; мм) Чипів на пластину
|-
|{{Convert|1|in|mm|adj=on}}
|
|1960 рік
|
|
|-
|{{Convert|2|in|mm|adj=on}}
|275 [[Мікрометр|мкм]]
|1969 рік
|
|
|-
|{{Convert|3|in|mm|adj=on}}
|375 &nbsp; мкм
|1972 рік
|
|
|-
|{{Convert|4|in|mm|adj=on}}
|525 &nbsp; мкм
|1976 рік
|10 грам <ref name="auto">{{Cite web|url=http://wafercare.com/Page.aspx?id=1012|title=450 mm Wafer Handling Systems|date=7 грудня 2013|website=web.archive.org|accessdate=2019-12-08|archive-date=2013-12-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20131207002716/http://wafercare.com/Page.aspx?id=1012}}</ref>
|56
|-
|4.9 &nbsp; дюйм (125) &nbsp; мм)
|625 &nbsp; мкм
|1981 рік
|
|
|-
|150 &nbsp; [[Міліметр|мм]] (5,9 &nbsp; дюйм, зазвичай його називають "6 дюймом")
|675 &nbsp; мкм
|1983 рік
|
|
|-
|200 &nbsp; мм (7,9 &nbsp; дюйм, зазвичай його називають "8 дюймом")
|725 &nbsp; мкм.
|1992 рік
|53 грами <ref name="auto" />
|269
|-
|300 &nbsp; мм (11,8 &nbsp; дюйм, зазвичай його називають "12 дюймом")
|775 &nbsp; мкм
|2002 рік
|125 грам <ref name="auto" />
|640
|-
|{{Nobr|450 mm}} (17,7 &nbsp; дюйм) (запропоновано). <ref>{{Cite web|url=https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1169573|title=Industry agrees on first 450-mm wafer standard|first=Mark|last=LaPedus|website=EETimes|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=27 листопада 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20181127125320/https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1169573}}</ref>
|925 &nbsp; мкм
|майбутнє
|342 грами <ref name="auto" />
|1490 рік
|-
|{{Convert|675|mm|in|adj=on}}   (Теоретичний). <ref>{{Cite web|url=https://www.daifuku.com/solution/technology/semiconductor/|title=The Evolution of AMHS|website=www.daifuku.com|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=8 квітня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20190408010203/https://www.daifuku.com/solution/technology/semiconductor/}}</ref>
|Невідомо.
|майбутнє
|
|
|}
Пластини, вирощені з інших матеріалів, ніж кремній, матимуть різну товщину, ніж кремнієві пластини того ж діаметра. Товщина пластин визначається [[Опір матеріалів|механічною міцністю]] використовуваного матеріалу; пластина повинна бути досить товстою, щоб підтримувати власну вагу, не розтріскуючись під час обробки. Вага пластини збільшується по товщині і діаметру. 

=== Історичне збільшення розміру пластин ===
За одиничний етап виготовлення пластин, такий як етап травлення, може вироблятися більше чипів, пропорційно збільшенню площі пластини, тоді як вартість одиничного етапу збільшується повільніше, ніж площа пластини. Це стало основою збільшення розміру пластин. Перехід на 300&nbsp;мм пластини від 200&nbsp;мм почалися на початку 2000 років і знизили ціну за чіп приблизно на 30-40%. <ref name="auto1">{{Cite web|url=https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net|title=semiconductor.net - Domain Name For Sale|last=Undeveloped|date=|website=Undeveloped|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=21 серпня 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20180821040334/https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net}}</ref> Пластини з більшим діаметром дозволяють отримати більше чипів на одну пластину: 

=== Запропонований перехід 450 мм ===
Існує значна стійкість до 450 &nbsp; мм перехід, незважаючи на можливе підвищення продуктивності, через занепокоєння щодо недостатньої віддачі інвестицій. <ref name="auto14">{{Cite web|url=https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net|title=semiconductor.net - Domain Name For Sale|last=Undeveloped|date=|website=Undeveloped|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=21 серпня 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20180821040334/https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net}}</ref> Існують також проблеми, пов’язані із збільшенням варіації пластин між кристалом / краєм до краю та додатковими дефектами краю. Очікується, що пластини на 450 мм коштуватимуть у 4 рази дорожче, ніж 300 мм, а витрати на обладнання очікуються на 20-50%. <ref>{{Cite web |url=https://www.eetimes.com/collaborative-advantage-design-impact-of-450mm-transition/ |title=Архівована копія |accessdate=8 грудня 2019 |archive-date=8 грудня 2019 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191208094805/https://www.eetimes.com/collaborative-advantage-design-impact-of-450mm-transition/ }}</ref> Вища вартість обладнання для виготовлення напівпровідників для великих пластин збільшує вартість 450 &nbsp; мм фабрики (напівпровідникові засоби виготовлення або фабрики). Літограф [[ Кріс Мак (вчений)|Кріс Мак]] стверджував у 2012 році, що загальна ціна за варту за 450 &nbsp; мм пластини було б зменшено лише на 10–20% порівняно з 300 &nbsp; мм пластин, оскільки понад 50% загальних витрат на обробку пластин пов'язані з літографією. Перетворення на більші 450 &nbsp; мм пластини знизили б ціну на валу лише для таких технологічних операцій, як травлення, коли вартість пов'язана з кількістю пластинних виробів, а не площею пластинних виробів. Вартість таких процесів, як літографія, пропорційна площі пластинних виробів, і більш великі пластини не зменшують внесок літографії у вартість загибелі. <ref>{{Cite web|url=http://life.lithoguru.com/index.php?itemid=253|title=Lithoguru {{!}} Musings of a Gentleman Scientist|website=life.lithoguru.com|language=en-US|accessdate=2018-01-04|archive-date=22 травня 2014|archive-url=https://web.archive.org/web/20140522234036/http://life.lithoguru.com/index.php?itemid=253}}</ref> Nikon планував поставити 450-мм літографічне обладнання у 2015 році, з об’ємним виробництвом у 2017 році. <ref name="Nikon 2014-05-203">{{Cite press release}}</ref> <ref name="Nikon 2013-09-133">{{Cite news|last=LaPedus|first=Mark|url=http://semiengineering.com/litho-roadmap-remains-cloudy/|title=Litho Roadmap Remains Cloudy|work=semiengineering.com|publisher=Sperling Media Group LLC|date=2013-09-13|accessdate=2014-07-14|quote=Nikon planned to ship 'early learning tools' by 2015. 'As we have said, we will be shipping to meet customer orders in 2015,' said Hamid Zarringhalam, executive vice president at Nikon Precision.|archive-date=8 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185738/http://semiengineering.com/litho-roadmap-remains-cloudy/}}</ref> У листопаді 2013 року [[ASML]] призупинив розробку 450-мм літографічного обладнання, посилаючись на невизначені терміни попиту виробника мікросхем. <ref name="ASML 2013 Annual report">{{Cite web|url=https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/937966/000119312514046822/d546896d20f.htm|title=ASML 2013 Annual Report Form (20-F)|publisher=United States Securities and Exchange Commission|format=XBRL|date=11 лютого 2014|quote=In November 2013, following our customers’ decision, ASML decided to pause the development of 450&nbsp;mm lithography systems until customer demand and the timing related to such demand is clear.|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=24 вересня 2015|archive-url=https://web.archive.org/web/20150924143427/http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/937966/000119312514046822/d546896d20f.htm}}</ref>

Хронологія для 450 &nbsp; мм не було зафіксовано У 2012 році очікувалося, що в 2017 році почнеться виробництво 450 мм, що так і не було реалізовано. <ref>{{Cite web |url=https://www.eetimes.com/first-450-mm-fabs-to-ramp-in-2017-says-analyst/ |title=Архівована копія |accessdate=8 грудня 2019 |archive-date=8 грудня 2019 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191208094038/https://www.eetimes.com/first-450-mm-fabs-to-ramp-in-2017-says-analyst/ }}</ref> <ref>{{Cite web |url=https://www.eetimes.com/construction-of-450mm-fab-well-underway/ |title=Архівована копія |accessdate=8 грудня 2019 |archive-date=8 грудня 2019 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191208094040/https://www.eetimes.com/construction-of-450mm-fab-well-underway/ }}</ref> Марк Дуркан, тодішній генеральний директор [[Micron Technology]], заявив у лютому 2014 року, що очікує 450 &nbsp; мм прийняття має бути відкладено на невизначений термін або припинено. "Я не впевнений, що 450 мм коли-небудь трапиться, але, наскільки це буде, це довгий вихід у майбутнє. Мікрону, принаймні, протягом наступних п’яти років, не потрібно багато витрачати на 450 мм багато грошей. Для того, щоб це відбулося, потрібно багато інвестицій, які потрібно вкласти у спільноту обладнання. А цінність наприкінці дня - щоб клієнти купували це обладнання - я вважаю сумнівним ". <ref>{{Cite web|url=http://www.electronicsweekly.com/mannerisms/manufacturing/6706-2014-02/|title=450mm May Never Happen, says Micron CEO|last=|date=11 лютого 2014|website=electronicsweekly.com|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=23 вересня 2015|archive-url=https://web.archive.org/web/20150923235703/http://www.electronicsweekly.com/mannerisms/manufacturing/6706-2014-02/}}</ref> Станом на березень 2014 року корпорація Intel очікувала 450 &nbsp; мм розміщення до 2020 року (до кінця цього десятиліття). <ref name="intel450mm">{{Cite web|url=http://blog.timesunion.com/business/intel-says-450mm-will-deploy-later-in-decade/59430/|title=Intel says 450&nbsp;mm will deploy later in decade|date=2014-03-18|accessdate=2014-05-31|archive-date=13 травня 2014|archive-url=https://web.archive.org/web/20140513010946/http://blog.timesunion.com/business/intel-says-450mm-will-deploy-later-in-decade/59430/}}</ref> У середині 2014 року Марк Лапедус із semiengineering.com повідомив, що виробники чипів затримали прийняття 450 &nbsp; мм "на осяжне майбутнє". Відповідно до цього звіту, деякі спостерігачі очікували 2018-2020 рр., Тоді як Г. Ден Хатчесон, виконавчий директор VLSI Research, не бачив, щоб 450-мм фабрики рухалися у виробництво до 2020 року до 2025 року. <ref>{{Cite news|last=LaPedus|first=Mark|url=http://semiengineering.com/is-450mm-dead-in-the-water/|title=Is 450mm Dead In The Water?|work=semiengineering.com|location=California|publisher=Sperling Media Group LLC|date=2014-05-15|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140605134348/http://semiengineering.com/is-450mm-dead-in-the-water/|archivedate=2014-06-05|accessdate=2014-06-04|quote=Intel and the rest of the industry have delayed the shift to 450&nbsp;mm fabs for the foreseeable future, leaving many to ponder the following question—Is 450&nbsp;mm technology dead in the water? The answer: 450&nbsp;mm is currently treading water.}}</ref> 

Крок до 300 &nbsp; мм потрібні значні зміни, [[ Автоматична фабрика|повністю автоматизовані фабрики]] використовують 300 &nbsp; мм пластини проти ледь автоматизованих заводів на 200 &nbsp; мм пластини, частково тому, що [[ ФОУП|FOUP]] на 300 &nbsp; мм пластини важить близько 7,5 кілограмів <ref>{{Cite web|url=https://www.shinpoly.co.jp/english/product/semiconductor/seimitsu/300gt.html|title=MW 300GT &#124; Wafer Cases &#124; Shin-Etsu Polymer Co., Ltd|website=www.shinpoly.co.jp|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=27 травня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20190527012152/https://www.shinpoly.co.jp/english/product/semiconductor/seimitsu/300gt.html}}</ref> при завантаженні 25 300 &nbsp; мм пластини, де [[ SMIF (інтерфейс)|SMIF]] важить близько 4,8 кілограма <ref>{{Cite web|url=http://www.ckplas.com/nen/wafer_smif_pod_8.htm|title=SMIF Pod-Chung King Enterprise Co., Ltd.|website=www.ckplas.com|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=26 листопада 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191126230745/http://www.ckplas.com/nen/wafer_smif_pod_8.htm}}</ref> <ref>{{Cite web|url=http://www.ckplas.com/nen/ppcst_8_open.htm|title=Wafer Cassette-Chung King Enterprise Co., Ltd.|website=www.ckplas.com|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=27 травня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20190527012154/http://www.ckplas.com/nen/ppcst_8_open.htm}}</ref> <ref name="auto2">{{Cite web|url=http://wafercare.com/Page.aspx?id=1012|title=450 mm Wafer Handling Systems|date=7 грудня 2013|website=web.archive.org|accessdate=2019-12-08|archive-date=2013-12-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20131207002716/http://wafercare.com/Page.aspx?id=1012}}</ref> при завантаженні 25 200 &nbsp; мм пластин, що вимагає вдвічі більше фізичної сили від заводських робітників і збільшує втому. 300 мм FOUP мають ручки, щоб їх можна було переміщувати вручну. 450 мм FOUP важать 45 кілограмів <ref>{{Cite web|url=http://450mm.com/blog/2013/04/07/standing-out-from-the-crowd/|title=Standing out from the Crowd on 450mm &#124; 450mm News and Analysis|accessdate=8 грудня 2019|archive-date=27 травня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20190527012152/http://450mm.com/blog/2013/04/07/standing-out-from-the-crowd/}}</ref> при завантаженні 25 450 &nbsp; мм пластини, тому крани необхідні для ручного оброблення FOUPs <ref>{{Cite web|url=http://www.h-square.com/O_Ergolifts.html|title=H-Square Ergolift Cleanroom Lift Carts|website=www.h-square.com|accessdate=2019-05-27|archiveurl=https://web.archive.org/web/20190527012153/http://www.h-square.com/O_Ergolifts.html|archivedate=2019-05-27}}</ref> а ручки більше відсутні в FOUP. ФОУП пересуваються за допомогою вантажно-розвантажувальних систем [[ Муратек|Muratec]] або [[ Daifuku (компанія)|Daifuku]] . Ці великі інвестиції були здійснені в [[Рецесія|економічному спаді]] внаслідок [[Бульбашка доткомів|бульбашки доткомів]], що призвело до величезного опору модернізації до 450 &nbsp; мм за початковими часовими рамками. На пандусі до 450 &nbsp; мм - це те, що кристалічні зливки будуть в 3 рази важчі (загальна вага метричної тони) і охолонуть у 2–4 рази довше, а час процесу буде подвійним. <ref>{{Cite web|url=https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net|title=semiconductor.net - Domain Name For Sale|last=Undeveloped|website=Undeveloped|accessdate=2018-08-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180821040334/https://undeveloped.com/buy-domain/semiconductor.net?redirected=true&tld=net|archivedate=2018-08-21}}</ref> Все сказане, розробка 450 &nbsp; мм пластини потребує значних витрат, часу та витрат на подолання. 

=== Аналітична оцінка підрахунку кристалів ===
Для того, щоб мінімізувати витрати на одну матрицю, виробники бажають максимально збільшити кількість кристалів, які можна зробити з однієї пластини; плашки завжди мають квадратну або прямокутну форму через обмеження [[ Вафлі дикінг|пластинних висівок]] . Взагалі, це [[Теорія складності обчислень|обчислювально складна]] проблема, яка не має аналітичного рішення, що залежить як від площі кристалів, так і від їх [[ Співвідношення сторін|співвідношення сторін]] (квадратних або прямокутних) та інших міркувань, таких як розмір [[ Підготовка до штампу|писанки]] та простір, який займають структури вирівнювання та випробування. Зверніть увагу, що валові формули DPW враховують лише площу, яка втрачається, оскільки її не можна використовувати для фізичного завершення кристалів; валові розрахунки DPW ''не'' враховують втрати врожаю через дефекти або параметричні проблеми. 


[[Файл:Wafermap_showing_fully_and_partially_patterned_dies.svg|міні|пластинна карта, що демонструє повністю візерункові кристали, і частково візерункові кристали, які не повністю лежать у пластинних виробах. ]]
Тим не менш, кількість валової ваги на пластину ( '''DPW''' ) можна оцінити, починаючи з [[ Наближення першого порядку|наближення першого порядку]] або площі відношення пластинних виробів, 

<math>DPW = \left\lfloor\frac{\pi d^2}{4S}\right\rfloor</math> ,

де <math>d</math> - діаметр пластинних виробів (як правило, в мм) і <math>S</math> розмір кожної плашки (мм <sup>2</sup> ). Ця формула просто зазначає, що кількість кристалів, які можуть поміститися на пластину, [[Принцип Діріхле|не може перевищувати]] площу пластини, поділену на площу кожної окремої кристали. Це завжди буде завищувати справжню велику величину DPW, оскільки вона містить у собі ділянку з частково візерунковими плашками, які не повністю лежать на поверхні пластин (див. Малюнок). Ці частково візерункові кристали не є повноцінними [[Мікросхема|ІС]], тому їх не можна продати як функціональні частини. 

Удосконалення цієї простої формули зазвичай додають корекцію краю для врахування часткових кристалів на краю, що в цілому буде більш значним, коли площа кристалу велика порівняно із загальною площею пластини. В іншому обмежувальному випадку (нескінченно малі кристали або нескінченно великі пластини) корекція ребер незначна.

Корекційний коефіцієнт або термін корекції, як правило, приймає одну з форм, цитовану Де Врісом: <ref name="devries">{{Cite journal|last=Dirk K. de Vries|year=2005|title=Investigation of gross die per wafer formulas|journal=IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing|volume=18|issue=February 2005|pages=136–139|doi=10.1109/TSM.2004.836656}}</ref> 

: <math>DPW = \frac{\displaystyle \pi d^2}{4S} - \frac{\displaystyle \pi d}{\sqrt{2S}}</math> (співвідношення площі - окружність / (довжина діагоналі кристалу))
: або <math>DPW = \left(\frac{\displaystyle \pi d^2}{4S}\right) \exp(-2 \sqrt{S}/d)</math> (відношення площі, масштабоване експоненціальним коефіцієнтом)
: або <math>DPW = \frac{\displaystyle \pi d^2}{4S} \left(1 - \frac{\displaystyle 2\sqrt{S}}{d} \right)^2</math> (відношення площі, масштабоване на поліноміальний коефіцієнт). 
: Дослідження, що порівнюють ці аналітичні формули з результатами обчислень [[Пошук грубою силою|грубої сили,]] показують, що формули можна зробити більш точними за практичні діапазони розмірів кристалів і співвідношення сторін, шляхом коригування коефіцієнтів поправок до значень вище або нижче єдності та заміною лінійних вимірів кристалу <math>\sqrt{S}</math> з <math>(H+W)/2</math> (середня бічна довжина) у випадку кристалів із великим співвідношенням сторін: <ref name="devries2">{{Cite journal|last=Dirk K. de Vries|year=2005|title=Investigation of gross die per wafer formulas|journal=IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing|volume=18|issue=February 2005|pages=136–139|doi=10.1109/TSM.2004.836656}}</ref> 

: <math>DPW = \frac{\displaystyle \pi d^2}{4S} - 0.58^{*} \frac{\displaystyle \pi d}{\sqrt{S}}</math>
: або <math>DPW = \left(\frac{\displaystyle \pi d^2}{4S}\right) \exp(-2.32^{*} \sqrt{S}/d)</math>
: або <math>DPW = \frac{\displaystyle \pi d^2}{4S} \left(1 - \frac{\displaystyle 1.16^{*} \sqrt{S}}{d} \right)^2</math> . 

=== Кристалічна орієнтація ===
[[Файл:Silicon-unit-cell-3D-balls.png|міні|Алмазна кубічна кристалічна структура осередкової осередку кремнію ]]
[[Файл:Wafer_flats_convention_v2.svg|міні|Квартири можна використовувати для позначення [[Легування (електроніка)|допінгової]] та [[Кристалографія|кристалографічної]] орієнтації. Червоний являє собою вилучений матеріал. ]]
Пластини вирощують із кристала, що має правильну [[Кристалічна структура|кристалічну структуру]], а кремній має [[Структура алмазу|алмазну кубічну]] структуру з решіткою 5,530710 Å (0,5430710 &nbsp; нм). <ref name="HandbookSi">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=COcVgAtqeKkC&pg=PA351&dq=Czochralski+Silicon+Crystal+Face+Cubic|title=Handbook of Semiconductor Silicon Technology|last=O'Mara|first=William C.|year=1990|publisher=William Andrew Inc.|pages=349–352|isbn=978-0-8155-1237-0|accessdate=2008-02-24|archive-date=23 липня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160723022745/https://books.google.com/books?id=COcVgAtqeKkC&pg=PA351&dq=Czochralski+Silicon+Crystal+Face+Cubic}}</ref> Розрізавши на пластини, поверхня вирівнюється в одному з декількох відносних напрямків, відомих як кристалічні орієнтації. Орієнтація визначається [[Індекси Міллера|індексом Міллера,]] найчастішим для кремнію є грані (100) або (111). <ref name="HandbookSi" /> Орієнтація важлива, оскільки багато структурних та електронних властивостей монокристала є [[Анізотропія|високоанізотропними]]. Глибина [[Іонна імплантація|іонної імплантації]] залежить від кристалічної орієнтації пластин, оскільки кожен напрямок пропонує різні [[Іонна імплантація|шляхи]] транспортування. <ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=Qi98H-iTgLEC&pg=PA70&dq=wafer+flat+and+notch#PPA71,M1|title=Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology|last=Nishi|first=Yoshio|year=2000|publisher=CRC Press|pages=108–109|isbn=978-0-8247-8783-7|accessdate=2008-02-25|archive-date=2 травня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160502084223/https://books.google.com/books?id=Qi98H-iTgLEC&pg=PA70&dq=wafer+flat+and+notch#PPA71,M1}}</ref> [[Спайність|Розщеплення]] пластин зазвичай відбувається лише в декількох чітко визначених напрямках. Розміщення пластини вздовж площин розщеплення дозволяє легко нарізати кубиками окремі мікросхеми (" [[Кристал (інтегральна схема)|кристали]]"), щоб мільярди окремих [[Електронні компоненти|елементів ланцюга]] на середній пластині можна було розділити на багато окремих ланцюгів. 


=== Вирізи кристалографічної орієнтації ===
Пластини діаметром до 200мм мають ''квартири,'' розрізані на одну або кілька сторін, що вказують на [[Кристалографія|кристалографічні]] площини пластини (як правило, грані {110}). У пластинах попереднього покоління пари квартир під різними кутами додатково передавали допінг-тип (див. Ілюстрацію до умовних умов). Пластини діаметром 200мм і вище використовують одну невелику виїмку, щоб передати орієнтацію пластин, без візуальної вказівки типу допінгу. <ref>{{Cite web|title=Wafer Flats|url=http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_5/illustr/i5_2_4.html|accessdate=2008-02-23|archive-date=8 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191208185845/https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_5/illustr/i5_2_4.html}}</ref> 

Кремнієві пластини, як правило, не є 100% -ним чистим кремнієм, але натомість утворюються з початковою концентрацією [[Легування (електроніка)|допінгу]] домішок між 10 <sup>13</sup> та 10 <sup>16</sup> атомами на см <sup>3</sup> [[Бор|бору]], [[Фосфор|фосфору]], [[Арсен|миш'яку]] або [[Стибій|сурми,]] які додаються до розплаву і визначають пластини як або масовий n-тип, або p-тип. <ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=uYNn1N6YSwQC&pg=PA39&dq=Czochralski+Doping+Silicon|title=Technology of Integrated Circuits|last=Widmann|first=Dietrich|year=2000|publisher=Springer|pages=39|isbn=978-3-540-66199-3|accessdate=2008-02-24|archive-date=6 травня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160506052347/https://books.google.com/books?id=uYNn1N6YSwQC&pg=PA39&dq=Czochralski+Doping+Silicon}}</ref> Однак, порівняно з атомною щільністю монокристала кремнію 5 × 10 <sup>22</sup> атомів на см <sup>3</sup>, це все ж дає чистоту, що перевищує 99,9999%. Пластини також можуть спочатку забезпечуватися деякою [[Міжвузловий атом|інтерстиціальною]] концентрацією кисню. Забруднення вуглецем та металами зводяться до мінімуму. <ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=wZPRPU6ne7UC&pg=PA248#PPA1,M1|title=Microelectronic Materials and Processes|last=Levy|first=Roland Albert|year=1989|pages=6–7, 13|isbn=978-0-7923-0154-7|accessdate=2008-02-23|archive-date=15 грудня 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20191215153115/https://books.google.com/books?id=wZPRPU6ne7UC&pg=PA248#PPA1,M1}}</ref> Зокрема, [[перехідні метали]] повинні зберігатись нижче концентрації на мільярд частин для електронних застосувань. <ref>{{Cite book|title=The Materials Science of Semiconductors|url=https://archive.org/details/materialsscience00rock_386|last=Rockett|first=Angus|year=2008|pages=[https://archive.org/details/materialsscience00rock_386/page/n27 13]|isbn=978-0-387-25653-5}}</ref> 

Хоча кремній є переважаючим матеріалом для пластинних виробів, використовуваних в електронній промисловості, також використовуються інші [[ Складений напівпровідник|складові матеріали]] [[ Список напівпровідникових матеріалів|III-V]] або [[ Список напівпровідникових матеріалів|II-VI]] . [[Арсенід галію]] (GaAs), [[ III-V напівпровідник|напівпровідник III-V, що]] виробляється за допомогою [[Метод Чохральського|процесу Чохральського]], [[нітрид галію]] (GaN) та [[карбід кремнію]] (SiC), також є поширеними пластинчастими матеріалами, при цьому GaN і Sapphire широко використовуються у виробництві [[Світлодіод|світлодіодів]] . <ref name="Grover2">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=Ecl_mnz1xcUC&pg=PA122&dq=GaAs+Wafer+Manufacture#PPA113,M1|title=Microelectronic Materials|last=Grovenor|first=C.|year=1989|publisher=CRC Press|pages=113–123|isbn=978-0-85274-270-9|accessdate=2008-02-25|archive-date=24 червня 2016|archive-url=https://web.archive.org/web/20160624005705/https://books.google.com/books?id=Ecl_mnz1xcUC&pg=PA122&dq=GaAs+Wafer+Manufacture#PPA113,M1}}</ref> 
<br />
{| class="infobox" style="width: 300px;"
|
* Вгорі: поліровані 12-дюймові та 6-дюймові кремнієві пластини. Їх кристалографічна орієнтація позначена насічками та плоскими надрізами (зліва). Мікросхеми [[Схеми надвеликого рівня інтеґрації|VLSI]] виготовлені на {{Convert|12|in|mm|adj=on}}   кремнієва пластина, перед [[ Вафлі дикінг|нанесенням]] та [[Корпусування мікросхем|упаковкою]] (справа).
* Знизу: сонячні пластини на конвеєрі (зліва) і завершена сонячна пластина (справа)
|}
{| class="infobox" style="width: 300px;"
|
{| class="wikitable" style="background-color: white;" cellspacing="2" cellpadding="0"
|[[File:Siliziumwafer.JPG|187x187пкс| відполіровані кремнієві пластини 12 "та 6" ]][[File:ICC_2008_Poland_Silicon_Wafer_1_edit.png|115x115пкс| Мікросхеми VLSI виготовлені на 12-дюймовій пластині ]]
{| class="wikitable" style="background-color: white;" cellspacing="2" cellpadding="0"
|-
|[[File:Wafers_on_the_conveyor_(3347741252).jpg|150x150пкс| Сонячні вафлі на конвеєрі ]][[File:Solar_World_wafer_(3347743800).jpg|152x152пкс| Завершена сонячна вафля ]]
|}
|} 
|}

== Дивись також ==
{{Div col}}
*{{iw|Epitaxial wafer}}
*{{iw|Klaiber's law||d|Q6419596}}
*{{iw|Монокристалічний кремній||en|Monocrystalline silicon}}
*[[Полікристалічний кремній]]
*{{iw|Rapid thermal processing}}
*{{iw|RCA clean}}
*{{iw|SEMI font}}
*[[Silicon on insulator]] (SOI) wafers
*[[Фотоелектрична комірка]]
*[[Сонячна панель]]
*{{iw|Wafer bonding}}
* [[Епітаксія (технологія)|Епітаксія]]
* [[Високочистий кристал]]
* [[Технологія виробництва напівпровідників]]
* [[Мікроелектроніка]]{{Div col end}}

== Примітки ==
{{reflist}}

[[Категорія:Фізика напівпровідників]]
[[Категорія:Електроніка]]
[[Категорія:Мікроелектроніка]]
[[Категорія:Технологія виробництва напівпровідників]]