COMMENT FAIRE UNE PLAQUE DE SILICIUM
A trancheest une tranche de silicium d'environ 1 millimètre d'épaisseur qui présente une surface extrêmement plane grâce à des procédés techniquement très exigeants. L'utilisation ultérieure détermine quelle procédure de croissance des cristaux doit être utilisée. Dans le procédé Czochralski, par exemple, le silicium polycristallin est fondu et un germe cristallin de la taille d'un crayon est plongé dans le silicium fondu. Le cristal germe est ensuite tourné et lentement tiré vers le haut. Il en résulte un colosse très lourd, un monocristal. Il est possible de sélectionner les caractéristiques électriques du monocristal en ajoutant de petites unités de dopants de haute pureté. Les cristaux sont dopés selon les spécifications du client puis polis et découpés en tranches. Après diverses étapes de production supplémentaires, le client reçoit les plaquettes spécifiées dans un emballage spécial, ce qui lui permet d'utiliser la plaquette immédiatement dans sa ligne de production.
PROCÉDÉ CZOCHRALSKI
Aujourd'hui, une grande partie des monocristaux de silicium sont cultivés selon le procédé Czochralski, qui consiste à faire fondre du silicium polycristallin de haute pureté dans un creuset de quartz hyperpur et à ajouter le dopant (généralement B, P, As, Sb). Un mince cristal germe monocristallin est plongé dans le silicium fondu. Un grand cristal CZ se développe alors à partir de ce cristal mince. Une régulation précise de la température et du débit du silicium fondu, de la rotation des cristaux et du creuset, ainsi que de la vitesse d'extraction des cristaux, permet d'obtenir un lingot de silicium monocristallin de très haute qualité.
MÉTHODE DE ZONE FLOTTANTE
Les monocristaux fabriqués selon la méthode de la zone flottante sont idéaux pour être utilisés dans les composants semi-conducteurs de puissance, tels que les IGBT. Un lingot cylindrique de silicium polycristallin est monté sur une bobine d'induction. Un champ électromagnétique radiofréquence permet de faire fondre le silicium de la partie inférieure de la tige. Le champ électromagnétique régule le flux de silicium à travers un petit trou dans la bobine d'induction et sur le monocristal situé en dessous (méthode de la zone flottante). Le dopage, généralement avec B ou P, est réalisé par ajout de substances gazeuses.
Heure de publication : 07 juin 2021