Proceso de fabricación de obleas
A grandes rasgos, la producción de obleas comprende dos etapas principales, la fabricación del lingote y la de las obleas, que se dividen en los siguientes procesos (la fabricación del lingote solo incluye el primero; todos los demás corresponden a la fabricación de obleas, por lo que a veces se denominan en conjunto procesos posteriores al corte):
Crecimiento del lingote -- corte e inspección -- rectificado del diámetro exterior -- corte en obleas -- redondeo de bordes -- lapeado superficial -- grabado -- eliminación de defectos -- pulido -- limpieza -- inspección -- embalaje
1. Crecimiento del lingote: este paso se subdivide en:
1) Fusión (Melt Down): se coloca silicio policristalino de alta pureza en trozos en un crisol de cuarzo y se calienta por encima de su punto de fusión de 1420°C hasta fundirlo por completo.
2) Crecimiento del cuello (Neck Growth): una vez estabilizada la temperatura del silicio fundido, se introduce lentamente un germen con orientación <1.0.0> y luego se eleva despacio, reduciendo su diámetro a cierto tamaño (normalmente unos 6mm). Este diámetro se mantiene a lo largo de 100-200mm para eliminar las diferencias de orientación en la disposición de los granos del germen.
3) Crecimiento de la corona (Crown Growth): tras el cuello, se reducen poco a poco la velocidad de tirado y la temperatura para que el diámetro aumente hasta el tamaño necesario (p. ej., 5, 6, 8 o 12 pulgadas).
4) Crecimiento del cuerpo (Body Growth): se ajustan continuamente la velocidad de tirado y la temperatura de fusión para mantener constante el diámetro hasta que el lingote alcanza la longitud prevista.
5) Crecimiento de la cola (Tail Growth): cuando el lingote alcanza la longitud prevista, se aumentan poco a poco la velocidad de tirado y la temperatura de fusión para que el diámetro disminuya, evitando dislocaciones y deslizamientos por tensión térmica, hasta que el lingote se separa por completo de la superficie del fundido. Así se obtiene un lingote completo.
2 and Cutting & Inspection
3. Rectificado exterior (Surface Grinding & Shaping): durante el crecimiento, el diámetro exterior y la redondez presentan desviaciones y la superficie cilíndrica es irregular, por lo que el diámetro exterior debe repasarse y rectificarse hasta que los errores de tamaño y forma queden dentro de la tolerancia permitida.
4. Corte en obleas (Wire Saw Slicing): como el silicio es muy duro, en este paso se usa una hoja de sierra anular delgada con partículas de diamante incrustadas en su borde interior para cortar el lingote en obleas finas.
5 Edge Profiling dedicated automatic
6. Lapeado (Lapping): el lapeado elimina las marcas de sierra y los daños que deja el corte en la superficie de la oblea, hasta lograr el acabado requerido.
7. Grabado (Etching): mediante grabado químico se elimina la capa dañada que las tensiones de mecanizado de los pasos anteriores generan en la superficie.
8. Gettering: mediante chorro de arena, las imperfecciones y defectos de la oblea se desplazan a la capa inferior para facilitar el procesado posterior. 9. Pulido (Polishing): se pulen el borde y la superficie de la oblea, por un lado para eliminar las partículas adheridas y, por otro, para lograr una planitud excelente para los procesos de oblea que se describen más adelante.
10. Limpieza (Cleaning): las obleas terminadas reciben una limpieza final a fondo y un secado al aire.
11. Inspección (Inspection): una inspección final completa garantiza que el producto cumple el tamaño, la forma, el acabado superficial, la planitud y demás requisitos técnicos especificados.
12. Embalaje (Packing): las obleas terminadas se separan, envuelven y embalan con materiales flexibles, listas para enviarse al taller de fabricación de chips o al cliente que las encargó.
