Gofret

Bir gofret olarak [ ˈweɪf (r) ] ( "ince bisküvi" veya "ince ekmek dilimi" için İngilizce ) dairesel veya kare, mikroelektronik , fotovoltaik ve mikrosistem teknolojisinde yaklaşık bir milimetre kalınlığında dilimlerdir. Külçe adı verilen monokristal veya polikristalin ( yarı iletken ) boşluklardan yapılırlar ve genellikle entegre devreler (IC, "çipler"), mikromekanik bileşenler veya fotoelektrik kaplamalar dahil olmak üzere elektronik bileşenler için bir substrat (taban plakası) olarak kullanılırlar . Mikroelektronik bileşenlerin üretiminde, birkaç gofret genellikle bir partide birleştirilir ve doğrudan birbiri ardına veya paralel olarak işlenir (bkz. Parti üretimi ).

2 inç ila 8 inç arası gofretler
Güneş pilleri için kullanılana benzer bir polikristalin plaka

inşaat

Çoğu durumda, bir disk monokristal silikondan yapılır , ancak silikon karbür , galyum arsenit ve indiyum fosfit gibi diğer malzemeler de kullanılır. Mikrosistem teknolojisinde 1 mm kalınlığında cam gofretler de kullanılmaktadır.

Diskler farklı çaplarda üretilmektedir. Halihazırda kullanılan ana gofret çapları, yarı iletken malzemeye ve kullanım amacına bağlı olarak farklılık gösterir (silikon: 150 mm, 200 mm ve 300 mm - 450 mm tartışılmaktadır; galyum arsenit : 2  inç , 3 inç, 100 mm, 125 mm ve 150 mm - 200 mm teknik olarak uygulanabilir). Gofret ne kadar büyükse, o kadar fazla IC yerleştirilebilir. Geometrik hurda daha büyük gofretlerle daha küçük olduğundan, IC'ler daha uygun maliyetli olarak üretilebilir (bkz. Verim (yarı iletken teknolojisi) ). Verimi en üst düzeye çıkarmak için gofretler temiz odalarda üretilmektedir .

Standart silikon gofretlerin boyutları
atama tam çap (mm) tipik kalınlık (mm) Lansman (yıl)
01 inç gofret ? ? 1960
02 inç gofret 050.8 0.275 1971
03 inç gofret 076.2 0.375 1973
04 inç gofret 100, 0 0.525 1976
05 inç gofret 125, 0 0.625 1982
06 inç gofret 150, 0 0.675 1988
08 inç gofret 200, 0 0.725 1990
12 inç gofret 300, 0 0.775 1997
18 inç gofret 450, 0 0,925 (spesifikasyona göre) hala bilinmiyor

Yapılandırılmamış gofretlerin üretim maliyetleri, çapa ve malzemeye (silikon, germanyum , galyum arsenit, vb.) Ve ayrıca üretim sürecine (aşağıya bakınız) bağlıdır. Yapılandırılmış gofret adı verilen işlenmiş gofretlerin maliyetleri, işlem adımlarının sayısı ile önemli ölçüde artar. STI yapılarının üretiminden sonra bile , yapılandırılmamış gofretlere kıyasla maliyetler en az iki katına çıktı. Gerçekleştirilen işlem adımlarının sayısına ek olarak, maliyetler de önemli ölçüde kullanılan yapı boyutuna bağlıdır . 90 nm ( 90 nm teknolojisi ) yapı boyutuna sahip ortalama 200 mm'lik bir gofret üzerindeki bilgisayar yongaları, 2008 ortalarında gofret başına yaklaşık 850 avro idi. Bununla birlikte, en iyi ürünlerin (300 mm gofretlerde), 28 nm teknolojili AMD grafik kartlarının ve 22 nm teknolojisindeki Intel işlemcilerin üretim maliyetleri önemli ölçüde daha yüksektir. Yonga boyutuna bağlı olarak, böyle bir gofret üzerinde birkaç düzine ile birkaç yüz arasında yonga üretilebilir. Bu maliyetler, çip üretildikten sonra, örneğin yongaların yuvalara paketlenmesi gibi, ortaya çıkan masrafları içermez.

İmalat

Monokristal silikon külçe

Gofret üretimi , külçe adı verilen bir yarı iletken malzeme bloğu ile başlar . Külçeler, tek kristalli veya çok kristalli bir yapıya sahip olabilir ve genellikle aşağıdaki işlemlerden biri kullanılarak üretilir:

Tüm bu işlemler sonuçta az çok silindirik veya kare tek veya polikristal üretir ve bunlar boylamasına eksenlerine çapraz olarak dilimler, gofretler halinde kesilmesi gerekir. Mümkün olduğunca az atıkla bu özel kesim için hassasiyeti optimize etmek için iç delik kesme geliştirilmiştir. Kesme bıçakları , işlenmemiş malzemenin çapından biraz daha büyük olması gereken bir iç deliğin iç tarafında kesme dişlerini (muhtemelen kesme elmasları ) taşır . Bu arada, başlangıçta sadece güneş gofretleri için geliştirilmiş olan tel kesme , gittikçe daha yerleşik hale geldi.

Literatürde, diğer şeylerin yanı sıra hangi üretim sürecinin kullanıldığını gösteren özel gofret tanımlamaları bulunabilir. Örneğin, Czochralski işlemi kullanılarak üretilen gofretler, CZ gofretler olarak adlandırılır. Buna benzer şekilde, FZ gofret terimi, yüzdürme bölgesi işlemi kullanılarak üretilmiş gofretler için kullanılır .

Çoğu uygulama için, gofretlerin yüzeyleri optik olarak aynaya benzer bir son kat olacak şekilde cilalanmalıdır. Bunu yapmak için, gofretler önce alıştırılır ve ardından gerekli yüzey pürüzlülüğü (birkaç nanometre ) elde edilene kadar kimyasal-mekanik bir cila ile işlenir . Gofretlerin diğer önemli geometri parametreleri , küresel kalınlık dalgalanmaları (İngilizce toplam kalınlık değişimi , TTV), çözgü tipi ve boyutu (İngiliz gofret çözgü ) veya çözgü (İngiliz gofret yayı ) ve çok daha fazlasıdır .

Etiketleme

Silikon gofretleri (1-4 inç) düz yüzeylerle (kırmızı alanlar) işaretlemek için kurallar

İşleme makinesindeki kesin konum, gofretleri işlemek için önemli olduğundan, gofretler (çapı 125 mm'ye kadar galyum arsenit için, 150 mm çapa kadar silikon için) " şapka " olarak adlandırılır . Bir birincil ve muhtemelen ikincil bir daire yardımıyla, hangi açısal yönelim var ve yüzeyin hangi kristal yönelimine sahip olduğu gösterilir (şekle bakın). Daha büyük gofretler için (150 mm veya daha fazla çapa sahip silikon için), şapka yerine çentikler kullanılır . Daha hassas konumlandırma avantajı sunarlar ve hepsinden önemlisi daha az israfa neden olurlar.

Günümüzde, bir barkod , OCR ile okunabilir metin ve / veya veri matrisi kodu olarak benzersiz bir gofret kimliği de , gofretin alt kenarındaki çentiğe yakın bir noktada lazerle yazılmaktadır .

Fotovoltaikte

Monokristal silikondan yapılmış sözde kare güneş pili

Fotovoltaikte genel olarak iki tür gofret ayırt edilir: polikristalin (çok kristalli de denir) ve monokristalli gofretler. Her iki tip de uygun külçeler kesilerek üretilir . Polikristalin külçeler, kübik polikristalin silikon bloklardan yapılır ve bunlardan gofretin şekli oluşur (çoğunlukla kare). Öte yandan, monokristalin gofretler, aynı zamanda mikroelektronik uygulamalar için de kullanıldığından, silindirik monokristal külçelerden kesilir. Genellikle "sözde kare" bir şekle sahiptirler, i. H. yuvarlatılmış köşeli. Kare kesimli gofretlerin aksine, yuvarlak monokristal külçeler üretilirken daha az atık oluşur. Verimsiz, savurgan süreçler maliyetleri artırır ve çevresel dengeyi kötüleştirir. Ek olarak, atık, kesme yardımcıları ve tel aşınması ile kirlenir (ve bir süspansiyon oluşturur ) ve ancak zorlukla geri kazanılabilir. Schott Solar'dan " kenar tanımlı film beslemeli büyüme " (EFG) veya Evergreen Solar'dan " şerit şerit " (SR) gibi diğer işlemler, çok ince gofretleri doğrudan eriyikten çekmeyi mümkün kılar. Atık su, enerji ve atık yoğun tel testereler artık gerekli değildir. Gofret kalınlığı genellikle mikroelektronikten çok daha incedir, mevcut seri üretimde yaklaşık 200 µm'dir. Cilalama işlemi kullanılmaz. Takip eden birkaç işlem adımında, levhalardan güneş pilleri ve sırayla güneş modülleri üretilir.

İnternet linkleri

Commons : Wafer  - resimler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu
Vikisözlük: Wafer  - anlamların açıklamaları , kelime kökenleri, eş anlamlılar, çeviriler

Bireysel kanıt

  1. ↑ gofret isim. In: Oxford Advanced American Dictionary at OxfordLearnersDictionaries.com. Erişim tarihi: October 25, 2019 .
  2. ↑ gofret. İçinde: Merriam-Webster. Erişim tarihi: October 25, 2019 .
  3. ↑ Si Gofretler için SEMI Spesifikasyonları Kılavuzunuz. (PDF; 150 kB) Virginia Semiconductor, Haziran 2002, erişim tarihi 20 Eylül 2010 (İngilizce).
  4. ↑ Mark LaPedus: Sektör, ilk 450 mm gofret standardı üzerinde anlaştı . EETimes.com, 22 Ekim 2008.
  5. ^ Graham Pitcher: Beş yıl içinde, 450 mm'lik üretim mevcut ihtiyaçların fazlası haline geldi gibi görünüyor. In: newelectronics.co.uk. 28 Haziran 2016. Erişim tarihi: 14 Aralık 2016 .
  6. ↑ Marc Sauter: Sözleşmeli üretici: Intel üç adet 10 nm'lik süreç geliştirir ve ARM'e açılır. İçinde: golem.de. 17 Ağustos 2016, erişim tarihi 14 Aralık 2016 .
  7. ↑ TSMC 2008 İkinci Çeyrek Yatırımcı Konferansı, 31 Temmuz 2008 ( PDF )
  8. ↑ Giriş multicrystalline ingot = 16 Nisan 2010'da erişilen İsviçre Wafers tarafından silikon gofret üretimi ile ilgili sözlükteki multisilikon ( İnternet Arşivinde 11 Ağustos 2011 hatırası ).
  9. ↑ Sami Franssila: Mikrofabrikasyona Giriş . John Wiley and Sons, 2010, ISBN 978-0-470-74983-8 , s. 274–275 (bölüm: Gofret Mekanik Özellikleri ).
  10. ↑ Yarı İletken Gofretlerin Kalınlık, Şekil ve Düzlük Ölçümü (PDF; 44 kB). MTI Instruments Inc. (Wafer geometri özelliklerine genel bakış).
  11. ↑ a b Joachim Frühauf: Mikroteknolojide malzemeler . Hanser Verlag, 2005, ISBN 978-3-446-22557-2 , s. 60 ( Google Kitap aramada sınırlı önizleme ).
  12. ↑ Jörn Iken: Çekme veya kesme - bir sistem karşılaştırması solarenergie.com. 4 Aralık 2006, 16 Ağustos 2010'da erişildi.
  13. ↑ Nicole Vormann: Fotovoltaik Endüstrisinde Sürdürülebilirlik ve Sosyal Sorumluluk. (Çalışma) Murphy & Spitz, Ocak 2010, 4 Mart 2010'da erişildi .