COMMENT FABRIQUER UNE PLAQUETTE DE SILICIUM
A trancheUne plaquette de silicium d'environ 1 millimètre d'épaisseur présente une surface extrêmement plane, obtenue grâce à des procédés techniques très exigeants. L'utilisation ultérieure détermine le procédé de croissance cristalline à employer. Dans le procédé Czochralski, par exemple, le silicium polycristallin est fondu et un germe cristallin d'une finesse extrême est plongé dans le silicium en fusion. Ce germe est ensuite mis en rotation puis lentement étiré vers le haut. On obtient ainsi un monocristal massif. Il est possible de sélectionner les caractéristiques électriques du monocristal en y ajoutant de petites quantités 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 ses plaquettes dans un emballage spécifique, ce qui lui permet de les utiliser immédiatement dans sa ligne de production.
Procédé Czochralski
Aujourd'hui, une grande partie des monocristaux de silicium sont produits selon le procédé Czochralski, qui consiste à faire fondre du silicium polycristallin de haute pureté dans un creuset en quartz hyperpur et à y ajouter un dopant (généralement B, P, As ou Sb). Un germe monocristallin mince est plongé dans le silicium en fusion. Un grand cristal CZ se forme alors à partir de ce germe. La régulation précise de la température et du débit du silicium en fusion, de la rotation du cristal et du creuset, ainsi que de la vitesse d'extraction du cristal, permet d'obtenir un lingot de silicium monocristallin d'une qualité exceptionnelle.
MÉTHODE DE LA ZONE DE FLOTTAISON
Les monocristaux fabriqués selon le procédé de la zone flottante sont parfaitement adaptés aux composants semi-conducteurs de puissance, tels que les IGBT. Un lingot cylindrique de silicium polycristallin est placé au-dessus d'une bobine d'induction. Un champ électromagnétique de radiofréquence permet la fusion du silicium à partir de la partie inférieure du lingot. Ce champ électromagnétique régule le flux de silicium à travers un petit orifice pratiqué dans la bobine d'induction et sur le monocristal situé en dessous (procédé de la zone flottante). Le dopage, généralement au bore ou au phosphore, est réalisé par l'ajout de substances gazeuses.
Date de publication : 7 juin 2021