SEMI-Standards-Referenz
Schnellreferenz für wichtige SEMI-Standards für Wafer und Substrate.
Übersicht
SEMI-Standards definieren die gemeinsamen Spezifikationen, Prüfmethoden und Begriffe, die die globale Wafer-Lieferkette interoperabel halten — von Waferabmessungen (M1) über Partikelzählung (M53) bis hin zur Ebenheitsmesstechnik (M59). Diese Referenz fasst die für die Beschaffung und Qualifizierung von Substratmaterialien relevantesten Standards zusammen.
Die hier referenzierten Standards sind aktuelle SEMI International Standard-Revisionen, die in unserer internen Prozessdokumentation und den Spezifikationsblättern für Kunden verwendet werden. Wenden Sie sich an unser Engineering-Team, um Ihre internen Spezifikationen dem zutreffenden SEMI-Standard zuzuordnen.
Wichtige SEMI-Standards
SEMI M1 — Polierte monokristalline Siliziumwafer
Definiert Durchmesser, Kristallorientierung, Dotierungstyp, Notch-Geometrie und Wafer-Kennzeichnungsanforderungen für polierte monokristalline Siliziumwafer von 50,8mm bis 450mm und bildet die Basisspezifikation, auf die sich die meisten anderen Waferstandards beziehen.
Spezifikationen für epitaktische Siliziumwafer
Umfasst Epitaxieschichtdicke, Dickengleichmäßigkeit, spezifischen Widerstand und Defektkriterien (Gleitlinien, Stapelfehler, Haze) für Silizium-Epiwafer in der CMOS-, BiCMOS- und Leistungsbauelementfertigung.
Verbindungshalbleiter-Wafer-Spezifikationen (GaAs / InP)
Legt Durchmesser, Ätzgrubendichte, Kristallorientierung und Dotierungsanforderungen für GaAs- und InP-Verbindungshalbleiterwafer fest, die in HF-, optoelektronischen, LED- und Photovoltaikanwendungen eingesetzt werden.
SEMI M53 — Partikelzählung & Oberflächenscanning
Legt die Methodik des Laser-Oberflächenscannings und die Partikelgrößenklassifizierung zur Erkennung kristallinduzierter Partikel (COPs) und Oberflächendefekte fest, mit an den Waferdurchmesser angepassten Kantenausschlusszonen.
Spezifikationen für metallische Oberflächenkontamination
Legt Annahmegrenzen für Spurenmetallkontamination (Fe, Cu, Ni, Cr, Na und andere) fest, gemessen mittels VPD-ICP-MS, TXRF oder SIMS nach SC1/SC2-Reinigung, gestuft von Grade 1 (strengste) bis Grade 4.
SOI-Wafer-Spezifikationen
Definiert Dicke, Gleichmäßigkeit und Defektanforderungen für die obere Siliziumschicht und die vergrabene Oxidschicht (BOX) von Silicon-on-Insulator-Wafern, hergestellt mittels Smart Cut™, BESOI oder SIMOX, einschließlich FD-SOI-, RF-SOI- und Power-SOI-Varianten.
SiC-Wafer-Spezifikationen (4H / 6H)
Legt Polytyp, Durchmesser, Mikroröhrchendichte (MPD) und Basisebenenversetzungsgrenzen (BPD) für 4H-SiC- und 6H-SiC-Wafer fest, die in EV-Wechselrichtern, 5G-GaN-HF und Netzleistungsanwendungen eingesetzt werden.
GaN-auf-Substrat-Epiwafer-Spezifikationen
Umfasst Substratoptionen (Si, SiC, Saphir), XRD-Rocking-Curve-Linienbreite, Durchbiegung und GaN-Epitaxieschichtdicke für GaN-auf-Substrat-Wafer, die in Leistungs-HEMTs, HF-Bauelementen und microLEDs eingesetzt werden.
Prüfmethoden
Jeder Standard legt validierte Prüfmethoden und Geräte fest, um konsistente, reproduzierbare Messungen zwischen Lieferanten und Fabs zu gewährleisten.
Misst den spezifischen Volumenwiderstand, indem Strom durch zwei äußere Messspitzen geleitet und die Spannung zwischen zwei inneren Messspitzen in linearer Anordnung gemessen wird, was direkt mit der Dotierstoffkonzentration korreliert.
Die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie quantifiziert die Konzentrationen von interstitiellem Sauerstoff und substitutionellem Kohlenstoff in Silizium, entscheidend für die Kontrolle der Sauerstoffausscheidung während thermischer Zyklen von Bauelementen.
Berührungslose kapazitive oder optische Abtastung bestimmt TTV, Bow, Warp und standortbezogene Ebenheit (SFQR) über die gesamte Waferoberfläche ohne mechanische Einspannung.
Automatisierte Laser-Lichtstreuungssysteme erkennen und klassifizieren Oberflächenpartikel und kristallinduzierte Partikel (COPs) bis zu Größenschwellen unter 90nm für die Qualifizierung fortschrittlicher Knoten.
Anwendung dieser Standards
Wareneingangsprüfung
Verwenden Sie die oben genannten Parametergrenzwerte, um Annahmekriterien und Ablehnungsgrenzen bei der Prüfung eingehender Wafer-Lose anhand der Konformitätszertifikate des Lieferanten festzulegen.
Lieferanten- & Fab-Qualifizierung
Verwenden Sie dieselben SEMI-Prüfmethoden wie Ihre Lieferanten, damit die Messergebnisse bei der Qualifizierung eines neuen Fabs oder der Freigabe einer Zweitquelle direkt vergleichbar sind.
Erstellung kundenspezifischer Spezifikationen
Beginnen Sie mit der relevanten SEMI-Basisspezifikation und verschärfen Sie nur die für Ihren Prozessknoten wichtigen Parameter, um unnötig restriktive und kostentreibende Spezifikationen zu vermeiden.
Fab-übergreifender Prozesstransfer
Richten Sie Wafer-Geometrie- und Kontaminationsspezifikationen an der SEMI-Terminologie aus, damit Prozessrezepte vorhersehbar zwischen internen Fabs oder externen Foundries übertragen werden können.
Parameterreferenz
Die folgenden Parameter finden sich in mehreren SEMI-Standards und bilden das gemeinsame Vokabular für Wafer-Geometrie- und Qualitätsspezifikationen.
Die Differenz zwischen der maximalen und minimalen Dicke, gemessen über den gesamten Wafer, gemäß SEMI MF1530.
Abweichung der Medianfläche des Wafers von einer Referenzebene am Mittelpunkt, ungespannt gemessen, gemäß SEMI MF1390.
Die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Abstand der Medianfläche von einer Referenzebene, gemäß SEMI MF1390.
Standortbezogene Kleinste-Quadrate-Ebenheitsspanne, verwendet für das Fokusbudget in der Lithografie, definiert in SEMI M1.
Der ringförmige Bereich nahe dem Waferrand, der von Ebenheits- und Partikelspezifikationen ausgeschlossen ist, gemäß SEMI M59.
Das kristallographische Referenzmerkmal zur Angabe von Waferorientierung und Leitfähigkeitstyp, definiert in SEMI M1.
Spurenmetallkonzentration auf der Waferoberfläche, gemessen gemäß SEMI MF1724 mittels TXRF oder VPD-ICP-MS.
Die Anzahl der Lichtpunktdefekte auf der Waferoberfläche bei einem festgelegten Größenschwellenwert, gemessen gemäß SEMI M50.
Entwicklung der Standards
SEMI-Waferstandards haben sich parallel zum Branchentrend zu größeren Durchmessern und engeren Lithografietoleranzen weiterentwickelt. Frühe 100-mm- und 150-mm-Spezifikationen stützten sich auf Primärflats zur Orientierung, während 200-mm- und 300-mm-Standards zur Notch-basierten Referenzierung übergingen.
Mit schrumpfenden Bauelementgeometrien und engeren Fokustiefenbudgets haben sich Ebenheitskennzahlen von waferweiten Messungen wie TIR hin zu standortbasierten Kennzahlen wie SFQR verlagert, die die lokale Ebenheit innerhalb eines Belichtungsfelds besser erfassen.
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