Wafer Prime, Test và Dummy Khác Nhau Thế Nào? Cách Chọn Wafer Cho Phòng LabPrime vs Test vs Dummy Wafer: How the Grades Differ and Which to Use

1. Phân hạng wafer là gì?

1. What is a wafer grade?

Phân hạng (grade) cho biết tấm wafer đạt mức kiểm tra và dung sai nào, chứ không phải nó làm từ vật liệu khác. Cùng một thỏi silic CZ có thể cho ra cả wafer Prime, Test lẫn Dummy: tấm nào đạt đủ các chỉ tiêu chặt nhất về hạt bụi, độ phẳng, điện trở suất và bề mặt thì xếp Prime; tấm lệch một vài chỉ tiêu được xếp xuống Test; tấm không được bảo đảm thông số thì làm Dummy.

A grade tells you which inspection level and tolerances a wafer meets, not that it is made of a different material. The same CZ silicon ingot can yield Prime, Test and Dummy wafers: wafers that pass the tightest limits on particles, flatness, resistivity and surface are graded Prime; those that miss one or more limits drop to Test; wafers with no guaranteed specs become Dummy.

Tên gọi và ngưỡng cụ thể không hoàn toàn thống nhất giữa các nhà sản xuất. Bài CZ vs FZ silicon wafer đã tóm tắt ba hạng ở mức tổng quan; bài này đi sâu vào từng thông số và cách chọn hạng theo việc cụ thể.

Names and exact limits are not fully standardised between manufacturers. The CZ vs FZ silicon wafer article gives a short overview of the three grades; this one goes into each specification and how to pick a grade for a specific task.

2. Prime wafer

2. Prime wafer

Prime wafer là hạng cao nhất. Mặt trước được đánh bóng gương, mỗi tấm (hoặc mẫu đại diện của lô) được đo điện trở suất, độ dày, TTV, bow/warp và đếm hạt bụi trên bề mặt. Mọi thông số đều phải nằm trong dải đã đặt hàng.

Prime wafers are the top grade. The front side is mirror-polished, and each wafer (or a representative sample of the lot) is measured for resistivity, thickness, TTV, bow/warp and surface particle count. Every parameter must fall within the ordered range.

Dùng Prime khi kết quả phụ thuộc vào chính chất lượng đế: chế tạo linh kiện thật, đo đạc điện cần đúng điện trở suất, quang khắc độ phân giải cao cần đế phẳng, hoặc mẻ cuối của luận văn và bài báo.

Use Prime when the result depends on the substrate itself: real device fabrication, electrical measurements that need the correct resistivity, high-resolution lithography that needs a flat substrate, or the final run of a thesis or paper.

Trong catalog của Digifund, các mã Prime CZ-Si có sẵn thông số gồm: 2" (100) loại P hoặc N, 0,01–0,02 Ω·cm, đánh bóng hai mặt, dày 525 ± 25 µm; 4" (100) loại N 1–10 Ω·cm đánh bóng hai mặt hoặc loại P 1–10 Ω·cm đánh bóng một mặt, dày 525 ± 25 µm; 6" loại P (100) 1–100 Ω·cm hoặc loại N (111) 1–10 Ω·cm, dày 675 ± 25 µm; 8" (100) loại P hoặc N, dày 725 ± 25 µm. Xem đầy đủ tại trang silicon wafer & substrate.

Digifund's catalog lists Prime CZ-Si items with these specs: 2" (100) P- or N-type, 0.01–0.02 Ω·cm, double-side polished, 525 ± 25 µm thick; 4" (100) N-type 1–10 Ω·cm double-side polished or P-type 1–10 Ω·cm single-side polished, 525 ± 25 µm thick; 6" P-type (100) 1–100 Ω·cm or N-type (111) 1–10 Ω·cm, 675 ± 25 µm thick; 8" (100) P- or N-type, 725 ± 25 µm thick. See the full list on the silicon wafer & substrate page.

3. Test wafer, monitor wafer và mechanical wafer

3. Test, monitor and mechanical wafers

Test wafer dùng cùng vật liệu nền nhưng được phép lệch một số chỉ tiêu: dải điện trở suất rộng hơn (đôi khi chỉ ghi loại pha tạp), TTV và bow/warp nới hơn, chấp nhận vài khuyết tật nhỏ trên bề mặt hoặc mép. Với hầu hết việc chạy thử quy trình, khác biệt này không ảnh hưởng tới kết quả.

Test wafers use the same base material but may miss some limits: a wider resistivity range (sometimes only the dopant type is stated), looser TTV and bow/warp, and a few minor surface or edge defects. For most process trials these differences do not affect the result.

Trong nhóm test có hai cách gọi theo mục đích sử dụng:

Within the test family there are two names based on use:

• Monitor wafer: đi kèm mẻ xử lý thật để đo kết quả quy trình, ví dụ độ dày oxit, tốc độ lắng đọng, tốc độ ăn mòn hay số hạt bụi mà thiết bị thêm vào. Vì phải đo được thay đổi nhỏ, monitor wafer thường cần bề mặt sạch và phẳng, có khi gần với Prime về hạt bụi.
• Mechanical wafer: chỉ dùng cho mục đích cơ khí như cân chỉnh robot, kiểm tra cassette, căn chỉnh chuck. Không cần bảo đảm thông số điện, chỉ cần đúng đường kính, độ dày và kiểu flat/notch.

• Monitor wafer: runs alongside a real process batch to measure the outcome, such as oxide thickness, deposition rate, etch rate or the particles a tool adds. Because it must reveal small changes, a monitor wafer usually needs a clean, flat surface, sometimes close to Prime on particles.
• Mechanical wafer: used only for mechanical purposes such as robot teaching, cassette checks and chuck alignment. No electrical specs are needed, only the right diameter, thickness and flat/notch type.

4. Dummy wafer và reclaim wafer

4. Dummy and reclaim wafers

Dummy wafer là hạng thấp nhất, không bảo đảm thông số điện và thường chỉ cam kết đường kính và độ dày gần đúng. Có thể có vết xước, vết ố hoặc mẻ mép. Dummy dùng để lấp chỗ trống trong thuyền lò (giúp nhiệt và dòng khí đều cho các tấm thật), chạy khởi động thiết bị, hoặc cho sinh viên tập cầm nắm.

Dummy wafers are the lowest grade, with no guaranteed electrical specs and often only approximate diameter and thickness. They may show scratches, stains or edge chips. Dummies fill empty slots in a furnace boat (keeping heat and gas flow even for the real wafers), warm up tools, or let students practise handling.

Reclaim wafer là wafer đã qua sử dụng, được tẩy lớp màng và mài bóng lại. Do bị mài đi một phần, độ dày thường mỏng hơn danh nghĩa, và lịch sử pha tạp hay nhiễm kim loại không phải lúc nào cũng rõ. Reclaim phù hợp làm dummy hoặc test cơ khí, không nên dùng cho linh kiện hay đo điện.

Reclaim wafers are used wafers that have been stripped and repolished. Because material is removed, they are usually thinner than nominal, and their doping or metal-contamination history is not always clear. Reclaim suits dummy or mechanical test use, not devices or electrical measurements.

5. Bảng so sánh thông số điển hình

5. Typical specification comparison

Bảng dưới đây tóm tắt khác biệt thường gặp với wafer silic 100–150 mm. Đây là dải điển hình trong ngành, không phải cam kết: ngưỡng thật thay đổi theo nhà sản xuất, đường kính và độ dày, nên luôn đối chiếu datasheet của lô hàng.

The table below summarises common differences for 100–150 mm silicon wafers. These are typical industry ranges, not guarantees: actual limits vary by manufacturer, diameter and thickness, so always check the datasheet for your lot.

6. Dùng hạng nào cho việc gì?

6. Which grade for which task?

Quy trình quang khắc chi tiết có trong bài quy trình quang khắc. Cách chia phân hạng theo từng loại đề tài và cho phòng lab đại học được phân tích thêm trong chọn wafer cho nghiên cứu.

The lithography steps are covered in the photolithography process. How to split grades by project type and for university labs is discussed further in choosing wafers for research.

7. Cách tiết kiệm ngân sách wafer

7. How to save on wafer budget

• Chia số lượng theo giai đoạn. Đặt Dummy cho tập thao tác, Test cho chạy thử và hiệu chuẩn, Prime chỉ cho mẻ chế tạo thật. Đây là khoản tiết kiệm lớn nhất, như phân tích trong giá silicon wafer.
• Giữ nguyên các thông số còn lại. Test wafer nên cùng đường kính, độ dày, định hướng và loại pha tạp với Prime sẽ dùng sau, để thông số quy trình tìm được khi chạy thử chuyển sang được mẻ thật.
• Đừng tiết kiệm sai chỗ. Dummy hay reclaim không bảo đảm điện trở suất và độ sạch, nên không dùng cho phép đo điện hoặc quy trình nhạy với nhiễm bẩn kim loại.
• Chọn SSP nếu chỉ gia công một mặt và nới dung sai điện trở suất khi ứng dụng cho phép.
• Chọn cỡ vừa đủ với thiết bị. Cần nhiều chip nhỏ thì có thể cắt một wafer lớn thành mảnh; xem kích thước silicon wafer.

• Split quantity by phase. Order Dummy for handling practice, Test for trials and calibration, and Prime only for real device runs. This is the biggest saving, as analysed in silicon wafer pricing.
• Keep the other specs the same. Test wafers should match the diameter, thickness, orientation and dopant type of the Prime wafers you will use later, so process settings found in trials transfer to the real run.
• Do not save in the wrong place. Dummy and reclaim wafers carry no resistivity or cleanliness guarantee, so do not use them for electrical measurements or processes sensitive to metal contamination.
• Choose SSP if you only process one side, and relax the resistivity tolerance when the application allows.
• Pick a size that just fits your tools. If you need many small chips, one larger wafer can be cut into pieces; see silicon wafer sizes.

8. Thông số cần gửi khi xin báo giá

8. Specs to send for a quote

Để nhận báo giá chính xác cho từng phân hạng, hãy gửi:

For an accurate quote per grade, send:

• Vật liệu và phương pháp nuôi (CZ hoặc FZ), đường kính (inch / mm), độ dày và dung sai.
• Định hướng tinh thể, loại pha tạp (P hoặc N) và dải điện trở suất.
• Đánh bóng một mặt (SSP) hay hai mặt (DSP), kiểu flat hoặc notch.
• Số lượng của từng hạng: bao nhiêu Prime, bao nhiêu Test, bao nhiêu Dummy.
• Mục đích sử dụng của từng nhóm, để Digifund đề xuất hạng phù hợp hoặc phương án thay thế khi một hạng không có sẵn.

• Material and growth method (CZ or FZ), diameter (inch / mm), thickness and tolerance.
• Crystal orientation, dopant type (P or N) and resistivity range.
• Single-side (SSP) or double-side (DSP) polish, flat or notch.
• Quantity per grade: how many Prime, how many Test, how many Dummy.
• What each group is for, so Digifund can propose the right grade or an alternative when a grade is unavailable.

Câu hỏi thường gặp

Frequently asked questions