Procédé de fabrication des wafers
Dans les grandes lignes, la production de wafers comprend deux étapes principales, la fabrication du lingot et celle des wafers, que l'on subdivise en plusieurs opérations (la fabrication du lingot ne comprend que la première ; toutes les autres relèvent de la fabrication des wafers et sont parfois appelées collectivement traitements après découpe) :
Croissance du lingot -- découpe et contrôle -- rectification du diamètre extérieur -- tranchage -- arrondi des bords -- rodage de surface -- gravure -- élimination des défauts -- polissage -- nettoyage -- contrôle -- emballage
1. Croissance du lingot : cette étape se subdivise en :
1) Fusion (Melt Down) : du silicium polycristallin de haute pureté en morceaux est placé dans un creuset en quartz et chauffé au-delà de son point de fusion de 1420°C jusqu'à fusion complète.
2) Croissance du col (Neck Growth) : une fois la température du bain de silicium stabilisée, un germe d'orientation <1.0.0> y est lentement introduit puis lentement remonté, de sorte que son diamètre se réduit à une certaine taille (généralement environ 6mm). Ce diamètre est maintenu sur 100-200mm afin d'éliminer les écarts d'orientation dans l'arrangement des grains du germe.
3) Croissance de la couronne (Crown Growth) : après le col, la vitesse de tirage et la température sont abaissées progressivement pour élargir le diamètre jusqu'à la taille voulue (par ex. 5, 6, 8 ou 12 pouces).
4) Croissance du corps (Body Growth) : la vitesse de tirage et la température du bain sont ajustées en continu pour maintenir un diamètre constant jusqu'à ce que le lingot atteigne la longueur prévue.
5) Croissance de la queue (Tail Growth) : lorsque le lingot atteint la longueur prévue, on augmente progressivement la vitesse de tirage et la température du bain pour réduire le diamètre, afin d'éviter les dislocations et glissements dus aux contraintes thermiques, jusqu'à ce que le lingot se sépare complètement de la surface du bain. On obtient alors un lingot complet.
2 and Cutting & Inspection
3. Rectification extérieure (Surface Grinding & Shaping) : pendant la croissance, le diamètre extérieur et la circularité présentent des écarts et la surface cylindrique est irrégulière ; le diamètre extérieur doit donc être repris et rectifié jusqu'à ce que les erreurs de dimension et de forme soient dans la tolérance admise.
4. Tranchage (Wire Saw Slicing) : le silicium étant très dur, on utilise à cette étape une fine lame annulaire dont le bord intérieur est serti de grains de diamant pour découper le lingot en fines tranches.
5 Edge Profiling dedicated automatic
6. Rodage (Lapping) : le rodage élimine les traces de sciage et les dommages laissés en surface par la découpe, pour obtenir l'état de surface requis.
7. Gravure (Etching) : une gravure chimique retire la couche endommagée formée en surface par les contraintes d'usinage des étapes précédentes.
8. Getterage (Gettering) : par sablage, les imperfections et défauts de la tranche sont repoussés vers la couche inférieure, pour faciliter la suite. 9. Polissage (Polishing) : les bords et la surface de la tranche sont polis, d'une part pour éliminer les particules qui y adhèrent, d'autre part pour obtenir une excellente planéité en vue des étapes de traitement des plaquettes décrites plus loin.
10. Nettoyage (Cleaning) : les tranches terminées font l'objet d'un dernier nettoyage complet et d'un séchage à l'air.
11. Contrôle (Inspection) : un contrôle final complet garantit que le produit respecte les dimensions, la forme, l'état de surface, la planéité et les autres exigences techniques spécifiées.
12. Emballage (Packing) : les tranches finies sont séparées, enveloppées et mises en caisse avec des matériaux souples, prêtes à partir vers l'atelier de fabrication de puces ou chez le client.
