Salut! Je suis un fournisseur de plaquettes de silicium de 8 pouces (200 mm).Plaquette de silicium de 8 pouces (200 mm)Ces plaquettes sont extrêmement importantes dans l'industrie des semi-conducteurs, et s'assurer qu'elles sont exemptes de défauts est un gros problème. Dans ce blog, je partagerai quelques façons de détecter les défauts dans les tranches de silicium de 8 pouces.
Inspection visuelle
La façon la plus simple de commencer est de procéder à une bonne vieille inspection visuelle. Vous n'avez pas besoin d'équipement sophistiqué pour cela. Prenez simplement une loupe ou un microscope et examinez de près la plaquette. Recherchez des éléments évidents comme des fissures, des éclats ou des rayures sur la surface. Les fissures peuvent être un réel problème car elles peuvent provoquer la rupture du wafer pendant le processus de fabrication ou même affecter les performances des puces qui en sont issues.
Les chips, en revanche, sont comme de petits morceaux manquants de la plaquette. Ils peuvent être causés par des erreurs de manipulation ou des problèmes lors du processus de découpe. Les rayures peuvent également altérer la qualité de la surface et interférer avec le dépôt ultérieur de films minces.
L’inspection visuelle est simple et rapide, mais elle a ses limites. Il ne peut détecter que des défauts relativement importants. Les défauts plus petits, comme les microfissures ou les impuretés, seront trop petits pour être repérés avec seulement vos yeux et une loupe de base.
Inspection optique
L'inspection optique fait passer l'inspection visuelle à un niveau supérieur. Au lieu d’utiliser simplement un simple outil grossissant, nous utilisons des systèmes optiques avancés. Ces systèmes peuvent utiliser des techniques telles que la microscopie en champ clair et en champ sombre.
En microscopie en champ clair, une source de lumière brille directement sur la plaquette. Cela permet de voir facilement les caractéristiques de la surface et les défauts importants. La microscopie à fond noir, cependant, éclaire la plaquette sur le côté. Cela fait ressortir les petites particules et les défauts sous forme de points lumineux sur un fond sombre.
Une autre méthode d’inspection optique intéressante est le balayage laser. Un faisceau laser est balayé sur la surface de la plaquette et la lumière réfléchie ou diffusée est analysée. Tout changement dans le motif lumineux peut indiquer la présence d’un défaut. Par exemple, s'il y a une bosse ou un creux sur la plaquette, la lumière laser rebondira différemment et le système peut détecter ce changement.
L’inspection optique est excellente car elle permet de détecter des défauts plus petits que l’inspection visuelle. Mais cela présente encore quelques inconvénients. Il se peut qu’il ne soit pas en mesure de détecter les défauts cachés sous la surface, comme les impuretés à l’intérieur du matériau en silicium.
Microscopie électronique
Lorsque nous devons examiner la plaquette de plus près, la microscopie électronique s’avère utile. Il en existe deux types principaux : la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie électronique à transmission (TEM).
SEM fonctionne en balayant un faisceau focalisé d'électrons sur la surface de la plaquette. Les électrons interagissent avec les atomes à la surface et cette interaction produit des signaux tels que des électrons secondaires et des électrons rétrodiffusés. Ces signaux sont ensuite utilisés pour créer une image de la surface. Le SEM peut fournir des images à très haute résolution, nous permettant de voir des détails aussi petits que quelques nanomètres.
Le TEM, quant à lui, fait passer un faisceau d’électrons à travers une section très fine de la plaquette. Les électrons qui la traversent sont ensuite utilisés pour créer une image. La TEM est idéale pour examiner la structure interne de la plaquette et peut détecter de très petits défauts comme des dislocations dans le réseau cristallin.
La microscopie électronique est vraiment puissante, mais elle est également coûteuse et prend du temps. Vous avez besoin d’une installation spécialisée pour faire fonctionner ces microscopes et la préparation des échantillons peut être assez complexe.
Inspection aux rayons X
L'inspection aux rayons X est un excellent moyen de détecter les défauts internes de la plaquette de silicium. Les rayons X peuvent pénétrer dans la plaquette et créer une image de sa structure interne. Ceci est utile pour trouver des éléments tels que des vides, qui sont des espaces vides à l'intérieur de la plaquette, ou des impuretés cachées sous la surface.
Il existe différents types de techniques d'inspection aux rayons X. Une méthode courante est la tomographie aux rayons X. Cela implique de prendre plusieurs images aux rayons X de la plaquette sous différents angles, puis d'utiliser un ordinateur pour reconstruire une image 3D de la structure interne.
L'inspection aux rayons X est non destructive, ce qui signifie que nous pouvons inspecter la plaquette sans l'endommager. Mais il présente également certaines limites. Il se peut qu’il ne soit pas capable de détecter de très petits défauts et l’équipement est assez coûteux.
Tests électriques
Les tests électriques consistent à vérifier les propriétés électriques de la plaquette. Nous pouvons mesurer des éléments comme la résistivité, la capacité et la conductivité. Tout écart par rapport aux valeurs attendues peut indiquer la présence d'un défaut.
Par exemple, si la résistivité de la tranche est supérieure à la normale, cela peut signifier que le silicium contient des impuretés qui affectent le flux d’électrons. Les mesures de capacité peuvent nous renseigner sur la qualité des couches isolantes sur la plaquette. Si la capacité est éteinte, cela pourrait être le signe d’un défaut d’isolation.
Les tests électriques sont importants car ils peuvent détecter des défauts qui pourraient ne pas être visibles ou détectables par d'autres méthodes. Mais cela nécessite également un équipement spécialisé et une bonne compréhension des propriétés électriques des plaquettes de silicium.
Inspection acoustique
L'inspection acoustique utilise des ondes sonores pour détecter les défauts. Lorsqu’une onde sonore traverse la plaquette, tout défaut du matériau entraînera une réflexion ou une diffusion différente de l’onde. En analysant ces changements dans l’onde sonore, nous pouvons détecter la présence et la localisation de défauts.
Une méthode d’inspection acoustique courante est le test par ultrasons. Des ondes ultrasoniques sont envoyées dans la plaquette et les ondes réfléchies sont analysées. Cela peut être utilisé pour détecter des défauts internes tels que les délaminages, qui sont des séparations entre les différentes couches de la tranche.
L'inspection acoustique est non destructive et peut être utilisée pour détecter des défauts cachés sous la surface. Mais elle n’est peut-être pas aussi précise que certaines autres méthodes, notamment pour les très petits défauts.
Combiner plusieurs méthodes
En réalité, nous ne nous appuyons pas uniquement sur une seule méthode pour détecter les défauts dans les tranches de silicium de 8 pouces. Nous combinons généralement plusieurs méthodes pour obtenir une vue plus complète de la qualité de la plaquette.
Par exemple, nous pourrions commencer par une inspection visuelle pour identifier rapidement tout défaut important. Nous pouvons ensuite utiliser l’inspection optique pour rechercher des défauts de surface plus petits. Après cela, nous pouvons utiliser la microscopie électronique pour obtenir un aperçu très détaillé de toute zone suspecte. Des tests électriques peuvent être effectués pour vérifier les performances électriques globales de la plaquette, et une inspection acoustique et aux rayons X peut être utilisée pour détecter les défauts internes.
En combinant ces méthodes, nous pouvons augmenter les chances de détecter tous types de défauts, qu'ils soient en surface ou cachés à l'intérieur de la plaquette.
Pourquoi la détection des défauts est importante
La détection des défauts est cruciale dans l’industrie des semi-conducteurs. Si nous ne détectons pas et ne retirons pas les plaquettes défectueuses, cela peut entraîner toute une série de problèmes. Les plaquettes défectueuses peuvent entraîner une baisse des rendements dans le processus de fabrication, ce qui signifie que nous nous retrouverons avec moins de puces fonctionnelles. Cela peut augmenter le coût de production et réduire la rentabilité de l’entreprise.
De plus, les puces défectueuses peuvent avoir des problèmes de performances. Il se peut qu’ils ne travaillent pas aussi vite qu’ils le devraient ou qu’ils soient plus sujets à l’échec. Cela peut entraîner le mécontentement des clients et nuire à la réputation de l’entreprise de semi-conducteurs.
En tant que fournisseur de plaquettes de silicium de 8 pouces, je comprends l'importance de fournir des produits de haute qualité. C'est pourquoi nous utilisons une combinaison de ces méthodes de détection des défauts pour garantir que chaque plaquette que nous fournissons répond aux normes les plus élevées.
Conclusion
La détection des défauts dans les tranches de silicium de 8 pouces est un processus complexe qui nécessite diverses méthodes. De la simple inspection visuelle à la microscopie électronique avancée et aux tests électriques, chaque méthode a ses propres forces et faiblesses. En combinant ces méthodes, nous pouvons garantir que nous détectons autant de défauts que possible et fournissons à nos clients des plaquettes de la meilleure qualité.
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Références
- "Technologie de fabrication de semi-conducteurs" par S. Wolf
- "Manuel de technologie de nettoyage des plaquettes de silicium" par Werner Kern