En tant que fournisseur de tranches de silicium de 3 pouces, garantissant que la stabilité de leurs propriétés est de la plus haute importance. Dans cet article de blog, je partagerai quelques stratégies et pratiques clés que nous utilisons pour garantir la qualité cohérente de notre3 pouces de silicium (76,2 mm).
Sélection de matières premières
Le fondement des propriétés stables de la plaquette de silicium réside dans la sélection de matières premières de haute qualité. Nous achetons le silicium de fournisseurs de confiance qui adhèrent à des normes de pureté strictes. Le silicium utilisé pour nos plaquettes de 3 pouces doit avoir un niveau élevé de pureté chimique, généralement avec un minimum de 99,9999% (6N). Les impuretés telles que les métaux lourds (par exemple, le fer, le cuivre et le nickel) peuvent affecter considérablement les propriétés électriques et physiques des plaquettes. Par exemple, même les traces de fer peuvent agir comme des centres de recombinaison, réduisant la durée de vie minoritaire de la porteuse dans le silicium, ce qui est crucial pour les applications dans les dispositifs semi-conducteurs.
Nous accordons également une attention particulière à la structure cristalline du silicium brut. Le silicium monocristallin est préféré pour la plupart des applications de semi-conducteurs en raison de son arrangement atomique ordinaire. Cette structure ordonnée fournit des propriétés électriques et mécaniques uniformes à travers la tranche. Au cours du processus de sélection, nous utilisons des techniques analytiques avancées telles que la diffraction des rayons x pour vérifier l'orientation et la qualité des cristaux du silicium brut.
Contrôle des processus de fabrication
Le processus de fabrication des tranches de silicium de 3 pouces est une opération complexe et hautement contrôlée. Chaque étape, de la croissance cristalline à la finition des plaquettes, peut avoir un impact sur les propriétés finales des plaquettes.
Croissance cristalline
La méthode Czochralski (CZ) est couramment utilisée pour la croissance des monocristaux de silicium pour nos plaquettes de 3 pouces. Dans ce processus, un petit cristal de graines est plongé dans un bain de silicium fondu et retiré lentement en tournant. En contrôlant soigneusement la vitesse de traction, le taux de rotation et le gradient de température, nous pouvons assurer la croissance d'un monocristal de haute qualité avec l'orientation de cristal souhaitée (généralement <100> ou <111>).
Pendant la croissance des cristaux, nous surveillons et contrôlons également la concentration de dopant. Des dopants tels que le bore (pour le silicium de type p) ou le phosphore (pour le silicium de type N) sont ajoutés au silicium fondu pour ajuster la conductivité électrique des plaquettes. Un contrôle précis de la concentration de dopant est essentiel pour atteindre les valeurs de résistivité souhaitées. Nous utilisons des capteurs - Situ et des systèmes de contrôle de rétroaction réel - pour maintenir un niveau de dopant constant tout au long du processus de croissance des cristaux.
Tranchage de la tranche
Une fois le cristal cultivé, il est tranché en plaquettes individuelles à l'aide d'une scie à fil de diamant. Le processus de tranchage doit être soigneusement contrôlé pour minimiser les dommages à la surface et la variation de l'épaisseur. Nous utilisons des machines de tranchages avancées avec des systèmes de contrôle de précision élevés pour nous assurer que les plaquettes sont tranchées à une épaisseur constante et avec une finition de surface lisse.
Polissage de la plaquette
Le polissage est une étape critique du processus de fabrication qui détermine la planéité de surface et la rugosité des plaquettes. Nous utilisons un processus de polissage multi-étapes qui implique le polissage chimique - mécanique (CMP). Dans le CMP, une suspension contenant des particules abrasives et des agents chimiques est utilisée pour éliminer une fine couche de silicium de la surface de la plaquette tout en le planarisant simultanément.
Pour assurer la stabilité du processus de polissage, nous contrôlons la pression, la vitesse de rotation et le débit de suspension. Nous surveillons également régulièrement la qualité de la suspension et le remplaçons si nécessaire. En maintenant un contrôle strict sur le processus de polissage, nous pouvons obtenir une rugosité de surface inférieure à 1 nanomètre et une planéité à quelques micromètres à travers toute la tranche de 3 pouces.
Assurance et test de qualité
L'assurance qualité fait partie intégrante de notre processus de fabrication. Nous effectuons une série de tests à divers stades de production pour assurer la stabilité des propriétés de la plaquette.
Tests électriques
Les tests électriques sont utilisés pour mesurer la résistivité, la concentration de porteurs et la mobilité des plaquettes. Nous utilisons des mesures de sonde à quatre points pour déterminer avec précision la résistivité des plaquettes. Cette méthode consiste à appliquer un courant à travers deux sondes externes et à mesurer la tension à travers deux sondes intérieures. En calibrant soigneusement le système de mesure et en prenant plusieurs mesures à différents endroits sur la tranche, nous pouvons obtenir une valeur de résistivité fiable.
Nous effectuons également des mesures d'effet Hall pour déterminer la concentration et la mobilité des porteurs. Ces paramètres sont cruciaux pour comprendre le comportement électrique des plaquettes et s'assurer qu'ils répondent aux spécifications des applications de dispositifs semi-conducteurs.
Tests physiques
Les tests physiques comprennent des mesures de l'épaisseur, du diamètre, de la planéité et de la rugosité de surface. Nous utilisons des profilomètres et des interféromètres optiques pour mesurer la topographie de surface des plaquettes avec une haute précision. Ces instruments peuvent détecter même de petites variations de hauteur de surface, ce qui nous permet d'identifier et de corriger les problèmes qui peuvent affecter les performances des plaquettes.
De plus, nous effectuons des tests mécaniques pour évaluer la résistance et la flexibilité des plaquettes. Cela nous aide à nous assurer que les plaquettes peuvent résister aux contraintes et aux souches associées aux étapes de traitement ultérieures et à l'emballage des périphériques.
Contrôle de l'environnement
L'environnement dans lequel les plaquettes sont fabriqués et stockés peuvent avoir un impact significatif sur leurs propriétés. Nous maintenons un environnement de salle blanche avec une température stricte, une humidité et un contrôle des particules.
Les fluctuations de la température peuvent provoquer une expansion thermique et une contraction des plaquettes, ce qui peut entraîner un stress et une déformation. Nous contrôlons la température dans nos salles blanches à ± 1 ° C pour minimiser ces effets. L'humidité peut également affecter les propriétés de surface des plaquettes, car la vapeur d'eau peut réagir avec la surface du silicium et provoquer l'oxydation. Nous maintenons l'humidité relative à environ 40 à 50% pour éviter ces problèmes.
La contamination des particules est une autre préoccupation majeure dans la fabrication de semi-conducteurs. Même une seule particule sur la surface de la plaquette peut provoquer des défauts dans les dispositifs semi-conducteurs fabriqués dessus. Nous utilisons des filtres à air à particules à haute efficacité (HEPA) et des vêtements de salle blanche pour minimiser la contamination des particules. Le nettoyage et l'entretien réguliers des équipements de fabrication et des installations de salle blanche sont également essentiels pour assurer un environnement sans particule.
Comparaison avec des wafers plus grandes
Bien que nous nous concentrions sur des tranches de silicium de 3 pouces, il est intéressant de les comparer avec des wafers plus grandes tels queBafeule de silicium de 8 pouces (200 mm)etBafeule de silicium de 6 pouces (150 mm). Les plaquettes plus grandes offrent plusieurs avantages en termes d'efficacité et de débit de coût dans la fabrication de semi-conducteurs. Cependant, garantir la stabilité des propriétés devient plus difficile à mesure que la taille de la plaquette augmente.
La surface plus grande de WALFERS de 8 pouces et 6 pouces les rend plus sensibles aux gradients de température, à la contrainte mécanique et à la contamination des particules pendant le processus de fabrication. En conséquence, des techniques de contrôle des processus et d'assurance qualité plus sophistiquées sont nécessaires pour atteindre le même niveau de stabilité immobilière que les plaquettes de 3 pouces.
Conclusion
Assurer la stabilité des propriétés de la plaquette de silicium de 3 pouces nécessite une approche complète qui englobe la sélection des matières premières, le contrôle des processus de fabrication, l'assurance qualité et le contrôle environnemental. En mettant en œuvre des systèmes de gestion de qualité stricts et en utilisant des techniques avancées de fabrication et de test, nous pouvons fournir à nos clients des plaquettes de silicium de 3 pouces de qualité de haute qualité qui répondent à leurs besoins spécifiques.
Si vous êtes intéressé à acheter nos plaquettes de silicium de 3 pouces ou à avoir des questions sur nos produits, n'hésitez pas à nous contacter pour une discussion plus approfondie. Nous nous engageons à vous fournir les meilleures solutions pour vos besoins de fabrication de semi-conducteurs.
Références
- Sze, SM (1981). Physique des appareils semi-conducteurs. Wiley - Interscience.
- Hu, C. (2009). Dispositifs semi-conducteurs modernes pour les circuits intégrés. Prentice Hall.
- Madou, MJ (2002). Fondamentaux de la microfabrication: la science de la miniaturisation. CRC Press.