Quelles sont les principales spécifications à prendre en considération lors du choix des plaquettes en silicium?

Pour fabriquer les dispositifs souhaités à partir de plaquettes de silicium, la première étape consiste à choisir la bonne plaquette. Mais quelles sont les spécifications clés à prendre en compte ?

Épaisseur de la plaquette (THK) :
L'épaisseur de la plaquette de silicium est un paramètre critique. Lors de la fabrication des plaquettes, un contrôle précis de l'épaisseur est essentiel, car la précision et l'uniformité de l'épaisseur de la plaquette ont un impact direct sur les performances des dispositifs et la stabilité du processus de fabrication.

Variation totale d'épaisseur (TTV) :

TTV fait référence à la différence maximale d'épaisseur entre les points les plus épais et les plus minces sur la surface de la plaquette. Il s'agit d'un paramètre important utilisé pour évaluer l'uniformité de l'épaisseur de la plaquette. Le maintien d'un TTV faible garantit une distribution d'épaisseur constante pendant le traitement, ce qui permet d'éviter les problèmes lors des étapes de fabrication ultérieures et d'assurer des performances optimales des dispositifs.

Lecture totale de l'indicateur (TIR) :
TIR représente la planéité de la surface de la plaquette. Elle est définie comme la distance verticale entre les points les plus hauts et les plus bas sur la surface de la plaquette. Le TIR est utilisé pour évaluer si la plaquette présente une déformation ou un gauchissement pendant le processus de fabrication, en veillant à ce que la planéité de la plaquette réponde aux spécifications du processus requis.

Flèche (Bow) :
La flèche fait référence au déplacement vertical du point central de la plaquette par rapport au plan de ses bords, principalement utilisée pour évaluer la flexion locale de la plaquette. Elle est mesurée en plaçant la plaquette sur une surface de référence plane et en déterminant la distance verticale entre le centre de la plaquette et le plan de référence. La valeur de la flèche se concentre généralement uniquement sur la zone centrale de la plaquette et indique si la plaquette présente une forme générale convexe (bombée) ou concave (creusée).

Gauchissement (Warp) :
Le gauchissement décrit l'écart de la forme générale de la plaquette par rapport à son plan de référence idéal. Plus précisément, le gauchissement est défini comme l'écart maximal entre un point quelconque de la surface de la plaquette et le plan de référence le mieux ajusté (généralement calculé à l'aide d'une méthode des moindres carrés). Il est déterminé en scannant toute la surface de la plaquette, en mesurant la hauteur de tous les points et en calculant l'écart maximal par rapport au plan le mieux ajusté. Le gauchissement fournit un indicateur global de la planéité de la plaquette, capturant à la fois la flexion et la torsion sur l'ensemble de la plaquette.

Différence entre la flèche et le gauchissement :
La principale différence entre la flèche et le gauchissement réside dans la zone qu'ils évaluent et le type de déformation qu'ils décrivent. La flèche ne prend en compte que le déplacement vertical au centre de la plaquette, fournissant des informations sur la flexion locale autour de la zone centrale, ce qui est idéal pour évaluer la courbure localisée. En revanche, le gauchissement mesure les écarts sur toute la surface de la plaquette par rapport au plan le mieux ajusté, offrant une vue d'ensemble de la planéité et de la torsion, ce qui le rend plus adapté à l'évaluation de la forme et de la distorsion globales de la plaquette.

Type de conductivité / Dopant :
Ce paramètre identifie le type de conductivité de la plaquette, c'est-à-dire si les électrons ou les trous sont les principaux porteurs de charge. Dans les plaquettes de type N, les électrons sont les porteurs majoritaires, généralement obtenus par dopage avec des éléments pentavalents tels que le phosphore (P), l'arsenic (As) ou l'antimoine (Sb). Dans les plaquettes de type P, les trous sont les porteurs majoritaires, créés par dopage avec des éléments trivalents tels que le bore (B), l'aluminium (Al) ou le gallium (Ga). Le choix du dopant et du type de conductivité influence directement le comportement électrique des dispositifs finaux.

Résistivité (RES) :
La résistivité, souvent abrégée en RES, fait référence à la résistivité électrique de la plaquette de silicium. Le contrôle de la résistivité pendant la fabrication des plaquettes est essentiel, car il a un impact direct sur les performances des dispositifs résultants. Les fabricants ajustent généralement la résistivité de la plaquette en introduisant des dopants spécifiques pendant le traitement. Les valeurs de résistivité cibles typiques sont fournies dans les tableaux de spécifications à titre de référence.

Nombre de particules en surface (Particules) :
Les particules font référence à la contamination de la surface de la plaquette de silicium par de petites particules. Ces particules peuvent provenir de matériaux résiduels, de gaz de procédé, de poussière ou de sources environnementales pendant la fabrication. La contamination particulaire de surface peut avoir un impact négatif sur la fabrication et les performances des dispositifs, de sorte qu'un contrôle et un nettoyage stricts des surfaces des plaquettes sont essentiels pendant la production. Les fabricants utilisent généralement des procédés de nettoyage spécialisés pour réduire et éliminer les particules de surface afin de maintenir une qualité élevée des plaquettes.

Comment sélectionner la plaquette de silicium appropriée ?
La sélection de la plaquette de silicium appropriée peut être guidée par les normes d'inspection et les paramètres typiques indiqués dans le tableau ci-dessous pour les plaquettes de 6 pouces. Les considérations clés incluent :

• Variation d'épaisseur : Les variations d'épaisseur provoquent souvent des écarts dans les processus de gravure et de corrosion, ce qui nécessite une compensation pendant la fabrication.

• Variation de diamètre : Les écarts de diamètre peuvent entraîner un mauvais alignement de la lithographie, mais l'impact est généralement considéré comme mineur.

• Type de conductivité et dopants : Ceux-ci ont un effet significatif sur les performances des dispositifs. Le choix du bon type de dopage est particulièrement important.

• Résistivité : L'uniformité de la résistivité sur la surface de la plaquette doit être soigneusement prise en compte, car une non-uniformité peut sérieusement réduire le rendement des dispositifs.

• Orientation cristalline : Cela influence grandement les processus de gravure humide. Si la gravure humide est impliquée, les écarts d'orientation doivent être pris en compte.

• Flèche et gauchissement : La flexion et le gauchissement des plaquettes affectent fortement la précision de la lithographie, en particulier lorsqu'il s'agit de petites dimensions critiques (CD) lors de la structuration.

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