Dans le processus de développement en plein essor de l'industrie des semi-conducteurs, les monocristallins polisplaquettes de siliciumjouent un rôle crucial. Ils constituent le matériau de base pour la production de divers dispositifs microélectroniques. Des circuits intégrés complexes et précis aux microprocesseurs ultra-rapides et aux capteurs multifonctions, en passant par les monocristallins polisplaquettes de siliciumsont essentiels. Leurs différences de performances et de spécifications ont un impact direct sur la qualité et les performances des produits finis. Voici les spécifications et paramètres courants des plaquettes de silicium monocristallin poli :

Diamètre : La taille des plaquettes de silicium monocristallin semi-conducteur se mesure par leur diamètre, et elles sont disponibles dans une variété de spécifications. Les diamètres courants sont de 50,8 mm (2 pouces), 76,2 mm (3 pouces), 100 mm (4 pouces), 125 mm (5 pouces), 150 mm (6 pouces), 200 mm (8 pouces), 300 mm (12 pouces) et 450 mm (18 pouces). Différents diamètres sont adaptés à différents besoins de production et exigences de processus. Par exemple, les plaquettes de petit diamètre sont couramment utilisées pour les dispositifs microélectroniques spéciaux de petite série, tandis que les plaquettes de grand diamètre offrent une meilleure efficacité de production et des avantages en termes de coûts pour la fabrication de circuits intégrés à grande échelle. Les exigences de surface sont classées en poli simple face (SSP) et poli double face (DSP). Les plaquettes polies simple face sont utilisées pour les dispositifs nécessitant une planéité élevée sur une face, comme certains capteurs. Les plaquettes polies double face sont couramment utilisées pour les circuits intégrés et autres produits exigeant une haute précision sur les deux surfaces. Exigence de surface (finition) : SSP poli sur une seule face / DSP poli sur deux faces.

Type/Dopant : (1) Semi-conducteur de type N : L’introduction de certains atomes d’impureté dans le semi-conducteur intrinsèque altère sa conductivité. Par exemple, lorsque des éléments pentavalents comme l’azote (N), le phosphore (P), l’arsenic (As) ou l’antimoine (Sb) sont ajoutés, leurs électrons de valence forment des liaisons covalentes avec les électrons de valence des atomes de silicium environnants, laissant un électron supplémentaire libre de liaison covalente. Il en résulte une concentration d’électrons supérieure à la concentration de trous, formant un semi-conducteur de type N, également appelé semi-conducteur de type électronique. Les semi-conducteurs de type N sont essentiels à la fabrication de dispositifs nécessitant des électrons comme principaux porteurs de charge, comme certains dispositifs de puissance. (2) Semi-conducteur de type P : Lorsque des éléments d'impureté trivalents comme le bore (B), le gallium (Ga) ou l'indium (In) sont introduits dans le semi-conducteur en silicium, les électrons de valence des atomes d'impureté forment des liaisons covalentes avec les atomes de silicium environnants, mais il leur manque au moins un électron de valence et ne peuvent former une liaison covalente complète. Cela conduit à une concentration en trous supérieure à la concentration en électrons, formant un semi-conducteur de type P, également appelé semi-conducteur à trous. Les semi-conducteurs de type P jouent un rôle essentiel dans la fabrication de dispositifs où les trous servent de porteurs de charge principaux, tels que les diodes et certains transistors.

Résistivité : La résistivité est une grandeur physique clé qui mesure la conductivité électrique des plaquettes de silicium monocristallin poli. Sa valeur reflète la conductivité du matériau. Plus la résistivité est faible, meilleure est la conductivité de la plaquette de silicium ; à l’inverse, plus elle est élevée, moins elle est conductrice. La résistivité des plaquettes de silicium est déterminée par leurs propriétés intrinsèques, et la température a également un impact significatif. En général, la résistivité des plaquettes de silicium augmente avec la température. Dans la pratique, les exigences de résistivité des plaquettes de silicium varient selon les dispositifs microélectroniques. Par exemple, les plaquettes utilisées dans la fabrication de circuits intégrés nécessitent un contrôle précis de la résistivité pour garantir des performances stables et fiables.

Orientation : L'orientation cristalline de la plaquette représente la direction cristallographique du réseau de silicium, généralement spécifiée par des indices de Miller tels que (100), (110), (111), etc. Différentes orientations cristallines ont des propriétés physiques différentes, comme la densité de raies, qui varie en fonction de l'orientation. Cette différence peut affecter les performances de la plaquette lors des étapes de traitement ultérieures et les performances finales des dispositifs microélectroniques. Lors du processus de fabrication, le choix d'une plaquette de silicium avec l'orientation appropriée aux différentes exigences du dispositif peut optimiser ses performances, améliorer l'efficacité de la production et améliorer la qualité du produit.

Plat/Encoche : Le bord plat (Flat) ou l'encoche en V (Notch) sur la circonférence de la plaquette de silicium joue un rôle essentiel dans l'alignement de l'orientation cristalline et constitue un identifiant important pour la fabrication et le traitement de la plaquette. Les plaquettes de différents diamètres correspondent à des normes différentes pour la longueur du plat ou de l'encoche. Les bords d'alignement sont classés en plat primaire et plat secondaire. Le plat primaire sert principalement à déterminer l'orientation cristalline de base et la référence de traitement de la plaquette, tandis que le plat secondaire contribue à un alignement et un traitement précis, garantissant un fonctionnement précis et une homogénéité de la plaquette tout au long de la chaîne de production.

Épaisseur : L'épaisseur d'une plaquette est généralement exprimée en micromètres (μm), les plages d'épaisseur courantes se situant entre 100 μm et 1 000 μm. Des plaques d'épaisseurs différentes conviennent à différents types de dispositifs microélectroniques. Les plaques plus fines (par exemple, 100 μm à 300 μm) sont souvent utilisées pour la fabrication de puces nécessitant un contrôle strict de l'épaisseur, réduisant ainsi la taille et le poids de la puce et augmentant la densité d'intégration. Les plaques plus épaisses (par exemple, 500 μm à 1 000 μm) sont largement utilisées dans les dispositifs nécessitant une résistance mécanique plus élevée, tels que les semi-conducteurs de puissance, afin de garantir leur stabilité en fonctionnement.

Rugosité de surface : La rugosité de surface est l'un des paramètres clés pour évaluer la qualité d'une plaquette, car elle influence directement l'adhérence entre la plaquette et les couches minces déposées ultérieurement, ainsi que les performances électriques du dispositif. Elle est généralement exprimée par la rugosité quadratique moyenne (RMS) (en nm). Une rugosité de surface plus faible signifie que la surface de la plaquette est plus lisse, ce qui contribue à réduire des phénomènes tels que la diffusion des électrons et améliore les performances et la fiabilité du dispositif. Dans les procédés de fabrication avancés de semi-conducteurs, les exigences en matière de rugosité de surface sont de plus en plus strictes, en particulier pour la fabrication de circuits intégrés haut de gamme, où la rugosité de surface doit être contrôlée à quelques nanomètres, voire moins.

Variation d'épaisseur totale (TTV) : La variation d'épaisseur totale désigne la différence entre les épaisseurs maximale et minimale mesurées en plusieurs points de la surface du wafer, généralement exprimée en μm. Une TTV élevée peut entraîner des écarts dans les procédés tels que la photolithographie et la gravure, impactant ainsi la régularité des performances et le rendement du dispositif. Par conséquent, le contrôle de la TTV lors de la fabrication du wafer est essentiel pour garantir la qualité du produit. Pour la fabrication de dispositifs microélectroniques de haute précision, la TTV doit généralement être de l'ordre de quelques micromètres.

La courbure désigne l'écart entre la surface du wafer et la surface plane idéale, généralement mesurée en μm. Les wafers présentant une courbure excessive peuvent se briser ou subir des contraintes inégales lors du traitement ultérieur, ce qui affecte l'efficacité de la production et la qualité du produit. En particulier dans les procédés exigeant une planéité élevée, comme la photolithographie, la courbure doit être contrôlée dans une plage spécifique afin de garantir la précision et la régularité du motif photolithographique.

Déformation : La déformation indique l'écart entre la surface du wafer et la forme sphérique idéale, également mesurée en μm. Tout comme la courbure, la déformation est un indicateur important de la planéité du wafer. Une déformation excessive affecte non seulement la précision de positionnement du wafer dans l'équipement de traitement, mais peut également entraîner des problèmes lors du processus de conditionnement de la puce, comme une mauvaise adhérence entre la puce et le matériau de conditionnement, ce qui affecte la fiabilité du dispositif. Dans la fabrication de semi-conducteurs haut de gamme, les exigences en matière de déformation deviennent de plus en plus strictes pour répondre aux exigences des processus avancés de fabrication et de conditionnement des puces.

Profil des bords : Le profil des bords d'une plaquette est essentiel à son traitement et à sa manipulation ultérieurs. Il est généralement défini par la zone d'exclusion des bords (ZEE), qui définit la distance entre le bord de la plaquette et laquelle aucun traitement n'est autorisé. Un profil des bords bien conçu et un contrôle précis de la ZEE permettent d'éviter les défauts de bord, les concentrations de contraintes et autres problèmes lors du traitement, améliorant ainsi la qualité et le rendement global de la plaquette. Dans certains procédés de fabrication avancés, la précision du profil des bords doit être inférieure au micron.

Nombre de particules : Le nombre et la distribution granulométrique des particules à la surface des plaquettes influencent considérablement les performances des dispositifs microélectroniques. Un excès ou une taille excessive de particules peuvent entraîner des défaillances, telles que des courts-circuits ou des fuites, réduisant ainsi le rendement du produit. Par conséquent, le nombre de particules est généralement mesuré en comptant les particules par unité de surface, par exemple celles de taille supérieure à 0,3 µm. Un contrôle strict du nombre de particules lors de la fabrication des plaquettes est essentiel pour garantir la qualité du produit. Des technologies de nettoyage avancées et un environnement de production propre sont utilisés pour minimiser la contamination particulaire à la surface des plaquettes.

Production connexe

Plaquette de silicium monocristallin Substrat Si Type N/P Plaquette de carbure de silicium en option

Plaquette de silicium FZ CZ en stock Plaquette de silicium de 12 pouces Prime ou Test