ويفر في الإلكترونيات ، بالإنجليزية Wafer هي شريحة رقيقة من مادة نصف موصلة مثل بلورة السيليكون تستعمل لصنيع الدارات المتكاملة وأجهزة أخرى ميكروية .

والويفر هوقوام الدارات المتكاملة ، والمكروبروسيسور معالج صغري وتجري عليه عدة معالجات دقيقة عند تصنيعه مثل التشوسب إي إضافة شوائب معينة لكي يكتسب صفات نصف الموصلات أوحقنه بالأيونات لكي يكتسب صفات أخرى . وينتج الويفر الواحد مئات من تلك الدارات المتكاملة الميكروية.

كما توجد أنواع من الويفر تعمل كخلية شمسية أوخلية ضوئية ، تقوم بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى تيار كهربائي . وفي هذه الحالة فلا حاجة لتقطيع شريحة الويفر إلى أجزاء بل تستعمل الرقيقة بأكملها .

التكوين

تتشكل الرقاقات من رقائق عالية نقية (99.9999 ٪ نقاء) ، تقريبا خالية من عيب واحد بلوري المادة. عملية واحدة لتشكيل الرقائق البلورية كما هومعروف نموتشوخرالسكي اخترعها الكيميائي البولندي جان تشوخرالسكي. في هذه العملية ، وهي اسطوانية الشكل السبيكة بدرجة نقاء عالية من السليكون البللوري هي التي شكلتها بسحب بذور بلورية من 'منصهر'. بعد ذلك تحول السبيكة حينئذ إلى شرائح بواسطة شفرة ألماس داخلي القطر المغلفة ومصقول على شكل رقاقة . حجم الرقائق لفوتوفولتيكس هو100 -- 200 ملم مربع وسمك هو200 -- 300 ميكرون. في المستقبل ، يفترض أنقد يكون 160 ميكرومتر القياسية . لإستخدام الإلكترونيات فإن الرقاقات بقطر 100 - 300 مم. والرقاقات الرقيقة الناتجة ثم يمكن وضع شوائب لتحقيق الخصائص الالكترونية المطلوبة .

خواص الرقاقات

الأحجام القياسية للرقاقات

الرقاقات السيليكون متوفرة في مجموعات متنوعة الأحجام من 25.4 ملم (1 بوصة) إلى 300 ملم (11.8 بوصة).مصنع تصنيع اشباه الموصلات (المعروف أيضا باسم fabs) يحددها حجم الرقائق التى يعدونها للإنتاج. فالحجم قد ازداد تدريجيا لتحسين الإنتاجية وخفض التكلفة مع الحالة الراهنة من بين ما توصلت إليه (fab) التي تعتبر 300ملم (12 بوصة) ، مع المعيار التالي المقرر حتىقد يكون 450ملم (18 بوصة). [إنتل]] ، وTSMC وسامسونج ، جميع على حدة قد إجرى البحوث لتطوير"النموذج الأولى" 450ملم (الأبحاث) fab ستكون بحلول عام 2012. دين فريمان ، وهومحلل في شركة غارتنر ، وتسقط حتى fabs الانتاج يمكن ان تظهر في وقت ما بين فترة زمنية من 2017 و2019 .

• 1 بوصة.
• 2 بوصة (50.8 ملم). سمك 275 ميكرومتر.
• 3 بوصة (76.2 ملم). سمك 375 ميكرومتر.
• 4 بوصة (100 ملم). سمك 525 ميكرومتر.
• 5 بوصة (127 ملم) أو125 ملم (4.9 بوصة). سمك 625 ميكرومتر.
• 150 ملم (5.9 بوصة, عادة ما يشار إليه "6 بوصة"). سمك 675 ميكرومتر.
• 200 ملم (7.9 بوصة, عادة ما يشار إليه "8 بوصة"). سمك 725ميكرومتر.
• 300 ملم (11.8 بوصة, عادة ما يشار إليه "12 بوصة" أورقاقة "حجم البيتزا" ). سمك 775 ميكرومتر.
• 450 ملم ("18 بوصة"). سمك 925 ميكرومتر (متسقطة).

الرقاقات التى تنموباستخدام مواد أخرى غير السيليكون لا تتوفر عادة في أحجام أكثر من 100 ملم ، وسوفقد يكون سمكها مختلفا عن رقاقات السيليكون من نفس القطر. سمك الرقاقات تتحدد بالقوة الميكانيكية للمواد ,المستخدمة والرقاقة يجب حتى تكون سميكة بما يكفي لتحمل وزنها دون تصدع أثناء المناولة.

مع رقاقات أكبر ،مع أقل مساحة للهامش لا يزال على حواف كنسبة مئوية من المساحة الإجمالية ، ويمكن تحقيق زيادة كبيرة في الإنتاجية للرقاقات. وهذا هوالأساس للتحول إلى أحجام أكبر وأكبر للرقاقة. التحويل إلى 300 ملم من رقائق رقائق 200 مليمتر بدأ جديا في عام 2000،وخفضت ثمن الواحد (die) بحوالي 30-40%. ومع ذلك ، لم يكن ذلك بدون مشاكل كبيرة لهذه الصناعة المستوى التالية إلى 450 ملم ينبغي إنجاز مكاسب إنتاجية مماثلة لزيادة الحجم . ومع ذلك ، فإن الآلات اللازمة للتعامل مع عملية أكبر ورقاقات نتائج في التكاليف وزيادة الاستثمار لبناء مصنع واحد. هناك مقاومة كبيرة للنقل إلى 450 ملم في عام 2012 على الرغم من التحسينات في الإنتاجية واضحة ، وذلك أساسا بسبب حتى الشركات تشعر ان الامر سيستغرق وقتا طويلا لاسترداد استثماراتها . The difficult and costly 300 mm process only accounted for appoximately 20% of worldwide capacity on a square inches basis by the end of 2005. The step up to 300 mm required a major change from the past, with fully automated factories using 300 mm wafers versus barely automated factories for the 200 mm wafers. These major investments were undertaken in the economic downturn following the dot-com bubble, resulting in huge resistance to upgrading to 450 mm by the original timeframe.

Other initial technical problems in the ramp up to 300 mm included vibrational effects, gravitational bending (sag), and problems with flatness. Among the new problems in the ramp up to 450 mm are that the crystal ingots will be ثلاثة times heavier (total weight a metric ton) and take 2-4 times longer to cool, and the process time will be double. All told, the development of 450 mm wafers require significant engineering, time, and cost to overcome.

Analytical die count estimation

For any given wafer diameter [d, mm] and target IC size [S, mm²], there is an exact number of integral die pieces that can be sliced out of the wafer. The gross Die Per Wafer [DPW] can be estimated by the following expression:

Note, that the gross die count does not take into account the die defect loss, various alignment markings and test sites on the wafer.

الاتجاه البلوري

تُنمـَّى الرقاقات من بلورة ذات بنية بلورية معتادة، with silicon having a diamond cubic structure with a lattice spacing of 5.430710 Å (0.5430710 nm). When cut into wafers, the surface is aligned in one of several relative directions known as crystal orientations. Orientation is defined by the Miller index with [100] or [111] faces being the most common for silicon. Orientation is important since many of a single crystal's structural and electronic properties are highly anisotropic. Ion implantation depths depend on the wafer's crystal orientation, since each direction offers distinct paths for transport. Wafer cleavage typically occurs only in a few well-defined directions. Scoring the wafer along cleavage planes allows it to be easily diced into individual chips ("dies") so that the billions of individual circuit elements on an average wafer can be separated into many individual circuits.

مسطحات الرقاقات ونقرات التوجيه

الرقاقات أقل من 200 مم عموماً لها مسطحات مقطوعة لجانب أوأكثر ليبينوا المستويات البلورية ذات التناظر العالي، (عادة الوجه {110 ) و، في الرقاقات حسب التقليد القديم (أولئك أصغر من قطر نحو100 مم)، فإن اتجاه الرقاقة ونوع الغمس (انظر الرسم المصاحب للاصطلاحات). وتستخدم الرقاقات المعاصرة نقرة لتحمل تلك المعلومة، اقتصاداً في استهلاك المادة .

غمس الشوائب

Silicon wafers are generally not 100% pure silicon, but are instead formed with an initial impurity doping concentration between 10¹³ and 10¹⁶ per cm³ of boron, phosphorus, arsenic, or antimony which is added to the melt and defines the wafer as either bulk n-type or p-type. However, compared with single-crystal silicon's atomic density of 5×10²² atoms per cm³, this still gives a purity greater than 99.9999%. The wafers can also be initially provided with some interstitial oxygen concentration. Carbon and metallic contamination are kept to a minimum. Transition metals, in particular, must be kept below parts per billion concentrations for electronic applications.

أنظر أيضا

• Crystalline silicon
• Epilayer
• Epitaxy
• Junction
• Layer (electronics)
• Low-cost solar cell
• Rapid thermal processing
• Refining
• Screen printing
• Silicon on insulator (SOI) wafers
• Solar panel
• RCA clean
• Zone melting

الهامش

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Wafers.

• Everything Wafers - A guide to semiconductor substrates type, property, cleaving, etching, and fabrication.
• Star Silicon - Information and products related to the Silicon Wafer and Solar Wafer industry.