Hi. mal zwei Fragen zu Wafern, welch ich im Netz leider nicht beantworten kann: - Weshalb macht man Waferscheiben 30cm Durchmesser? Würde man sie größer machen hätte man A: Weniger Verschnitt und B: Müsste man die Aufwendigen Prozesse nicht so oft durchführen - Wie lang ist ein Siliziumstab? ca. 2 m? und wieso züchtet man diesen nicht weiter sodass er z.B. 10 m hat? So würde man mehr Scheiben aus einem Stab heraus bringen? Merce schonmal und Gruß
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Man hat sie früher sogar noch viel kleiner gemacht. Ich glaube, der Anfang waren Scheiben von 1 Zoll Durchmesser. :-) Sukzessive sind sie im Laufe der Jahre größer geworden (aber nicht für alle Halbleitermaterialien gleichermaßen), sowie man in der Lage war, die damit einhergehenden (sehr vielfältigen) technologischen Probleme in den Griff zu bekommen. Nur mal ein Beispiel für solcherart Probleme: in einem Diffusionsofen ist es nicht überall gleich heiß, was natürlich einen Einfluss auf die Diffusionsvorgänge hat. Auch bei der Länge des Kristalls hast du technologische Grenzen in dem, was so eine Maschine handhaben kann. Dort ist außerdem der "Gewinn" relativ noch geringer als bei den Scheibengrößen, wenn man den Stab nun 3 Meter statt 2 Meter lang baut, denn lediglich der "Verschnitt" an Anfang und Ende wird dadurch relativ weniger.
Große Wafer haben nicht nur Vorteile. Große Scheiben rechnen sich nur bei echten Massenprodukten. Anfangs hat man deshalb auf 300mm Wafern z.B. nur DRAM hergestellt, weil eine Lithomaske sich erst ab einer bestimmten Scheibenanzahl rechnet und eine größere Lithomaske kostet halt auch mehr. Deshalb haben kleine FABs, die Nischenprodukte fertigen, teils auch noch 150mm Scheiben. Zweitens sind die Produktionsanlagen für die Chipherstellung für größere Wafer zumindest am Anfang teurer. Man muß ja die Entwicklungskosten wieder reinholen. Bei mehr Waferfläche wird es immer komplizierter, eine gleichmäßige Uniformity über den ganzen Wafer zu erzielen. D.h. bei allen chmischen und physikalischen Prozessen muß die Gaskontentration, die Fließgeschwindigkeit von Gasen und die Energiedichte im Plasma an allen Stellen gleich groß sein. Du hast z.B. den Wafer mitten in der Prozesskammer liegen, die Ätzgase kommen von oben - müssen aber auch irgendwo hin. Der Wafer legt wie auf einer Insel, unten wird ringförmig abgesaugt. Wenn der Wafer größer wird, werden am Rand Turbulenzen wahrscheinlicher, je größer der Wafer wird. Beim Belichten in der Litho werden Unschärfen und Verzeichnungen in den Randbereichen bei steigender Größe wahrscheinlicher. Stelle dir den optischen Strahlengang vor. In einer gewissen Höhe über dem Wafer ist der Brennpunkt. Ein senkrecht drunterliegender Punkt hat die kürzeste Strecke. Je weiter du nach außen kommst, desdo länger wird diese Strecke, vom Brennpunkt aus, je größer der Waferdruchmesser wird. Und es gibt noch weitere "Nebeneffekte" an die niemand im Vorfeld denkt. es gibt Prozesse, die mit hohen Temperaturen der Wafer einhergehen (CVD, Ofenprozesse) Durch bereits abgeschiedene Schichten krümmt sich der Wafer bei Erhitzung, ähnlich wie bei Bimetall. Diese Krümmug ist von Scheibe zu Scheiben aber zufällig, ob nach oben oder nach unten. Die Shelfs in der Anlage, wo die Wafer wie in einem Regal liegen, haben 10mm Abstand. Wenn der Robbi zwischen die Wafer einfährt, um sie anzuheben und abzulegen, wurde das schon bei 300mm grenzwertig, wenn einer nach oben und einer nach unten verzogen ist. 450mm war bei Einführung von 300mm mal angedacht, wurde in den letzten 22 Jahren aber nie in Angriff genommen.
Gerald B. schrieb: > Anfangs hat man deshalb auf 300mm Wafern > z.B. nur DRAM hergestellt, weil eine Lithomaske sich erst ab einer > bestimmten Scheibenanzahl rechnet und eine größere Lithomaske kostet > halt auch mehr. Die Maske bleibt in der Größe gleich, sie wird nur auf einer Scheibe häufiger repliziert bei der Belichtung. Die Zeiten, wo man mit einer Maske eine ganze Scheibe belichten konnte, sind schon lange vorbei. > Deshalb haben kleine FABs, die Nischenprodukte fertigen, > teils auch noch 150mm Scheiben. > Zweitens sind die Produktionsanlagen für die Chipherstellung für größere > Wafer zumindest am Anfang teurer. Das dürfte der wesentliche Grund sein, warum kleinere Fabs mit kleineren Scheiben arbeiten. Die Investitionssummen für 300 mm sind nicht unerheblich. Als Bosch hier in Dresden ihre 300-mm-Fab eingeweiht hat, war die Rede von der größten Einzelinvestition des Unternehmens in seiner Geschichte.
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Jörg W. schrieb: > Das dürfte der wesentliche Grund sein, warum kleinere Fabs mit kleineren > Scheiben arbeiten. Die Investitionssummen für 300 mm sind nicht > unerheblich. Als Bosch hier in Dresden ihre 300-mm-Fab eingeweiht hat, > war die Rede von der größten Einzelinvestition des Unternehmens in > seiner Geschichte. Das ist auch der Grund, warum die Chipkriese nicht von heute auf morgen zu lösen ist. Kleine Fabs kaufen viele Produktionsalangen Secondhand von den großen Platzhirschen, wenn die sich für die neuesten Technologien neu ausstatten. Der Markt an gebrauchten Anlagen gibt aber nicht mehr her, wenn sich der Bedarf an ICs sprunghaft erhöht. Viele ICs sind aber eher trivial aufgebaut, wie Displaytreiber u.ä. Deren Margen und Stückzahlen geben es garnicht her, auf größeren Wafern und moderneren Anlagen gefertigt zu werden. Davon abgesehen müßte dann der Prozess nochmals neu enwickelt und abgestimmt werden
Mister L. schrieb: > welch ich im Netz leider nicht beantworten kann Es gibt so vieles, für das man selber nachdenken müsste. Wafer sind hocheben. Das wird um so schwieriger, je grösser sie werden, zumal sie möglichst dünn sein sollen. Niemandem ist mit Wellblech geholfen, zudem zerbrechen sie dann leichter. Und alle Maschinen müssten grösser werden und damit teurer. Man behilft sich in der Realität halt gerne mit Kompromissen. Nicht mal Stahlträger werden gerne mit über 6m ausgelieifert, weil es dann einfach zu unhandlich wird. Dein 10m x 50cm Rohling würde 5 Tonnen wiegen. Und man hat kaum Gewinn, die abgesägten Enden werden wieder eingeschmolzen und kommen dann eben im nächsten Rohling unter die Diamantbandsäge.
Hallo, wie bereits geschrieben wurde sind größere Wafer a) schwieriger zu produzieren und b) erfordern sie aufwändigere Anlagen zur Bearbeitung. Die Si-Wafer müssen einkristallin sein und dürfen nur sehr sehr sehr wenige Defekte und Verunreinigungen enthalten. Dafür müssen die Bedingungen beim Wachstum sehr homogen sein und genau kontrolliert werden. Ein 200 mm Wafer ist noch einigermaßen stabil, ein 300 mm Wafer biegt sich schon deutlich durch und ein 450 mm Wafer zerbricht wahrscheinlich sofort, wenn man ihn nur am Rand auflegt. Mister L. schrieb: > welch ich im Netz leider nicht beantworten > kann: https://www.extremetech.com/computing/242699-450mm-silicon-wafers-arent-happening-time-soon-major-consortium-collapses
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Jörg W. schrieb: > Man hat sie früher sogar noch viel kleiner gemacht. Ich glaube, der > Anfang waren Scheiben von 1 Zoll Durchmesser. :-) Scheinbar war der beginn bei 20 mm: "From 20 mm to 450 mm: The Progress in Silicon Wafer Diameter Nodes" https://www.tel.com/museum/magazine/material/150430_report04_03/index.html Alexander S. schrieb: > https://www.extremetech.com/computing/242699-450mm-silicon-wafers-arent-happening-time-soon-major-consortium-collapses Habe einen Artikel aus 2022 gefunden, der deinen verlinkten Artikel von 2017 nochmals bestätigt und dass sich nix geändert hat: https://community.cadence.com/cadence_blogs_8/b/breakfast-bytes/posts/450mm-wafers
Alexander S. schrieb: > Ein 200 mm Wafer ist noch einigermaßen stabil, ein 300 mm Wafer > biegt sich schon deutlich durch und ein 450 mm Wafer zerbricht > wahrscheinlich sofort, wenn man ihn nur am Rand auflegt. Ich habe früher 8" Wafer dünn geschliffen. Eine 20cm Scheibe mit einer Dicke im Zehntelmillimeterbereich und der Stabilität einer Glasscheibe ist nicht gerade einfach zu handeln. Da gingen sicherlich auch ein paar Mio € zu Bruch. Mit 300mm wäre das wohl noch schwerer gewesen. Hin und wieder gabs dann mal eine 6" Scheibe aus einem anderen Werk, die waren praktischer...
Matthias S. schrieb: > Mit 300mm wäre das wohl noch schwerer gewesen. Die fasst keiner mehr mit der Hand an.
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