Substrato de wafer de silício

Substrato de wafer de silício

Os substratos de wafer de silício são uma parte vital da fabricação de circuitos e dispositivos integrados de semicondutores. Em sua essência, eles simplesmente fornecem uma base sólida - literalmente um substrato - sobre o qual circuitos microeletrônicos podem ser construídos por meio de intrincadas etapas de fotolitografia e fabricação.
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Parâmetros técnicos

Ningbo Sibranch Microelectronics Technology Co., Ltd.:Seu fabricante confiável de wafer de silício de 300 mm!

 

 

Fundada em 2006 por cientistas de ciência e engenharia de materiais em Ningbo, China, a Sibranch Microelectronics tem como objetivo fornecer wafers semicondutores e serviços em todo o mundo. Nossos principais produtos incluem wafers de silício padrão SSP (polido de lado único), DSP (polido de lado duplo), wafers de silício de teste e wafers de silício de primeira qualidade, wafers SOI (Silicon on Insulator) e wafers de rolo de moeda com diâmetro de até 12 polegadas, CZ/MCZ/FZ/NTD, quase qualquer orientação, fora de corte, alta e baixa resistividade, wafers ultra-planos, ultra-finos e grossos etc.

 

Serviço líder

Temos o compromisso de inovar constantemente nossos produtos para oferecer aos clientes estrangeiros um grande número de produtos de alta-qualidade para exceder a satisfação do cliente. Também podemos fornecer serviços personalizados de acordo com as necessidades dos clientes, como tamanho, cor, aparência, etc. Podemos fornecer o preço mais favorável e produtos de alta{3}}qualidade.

 

Qualidade garantida

Temos pesquisado e inovado continuamente para atender às necessidades de diferentes clientes. Ao mesmo tempo, sempre aderimos a um rigoroso controle de qualidade para garantir que a qualidade de cada produto atenda aos padrões internacionais.

 

Amplos países de vendas

Nós nos concentramos em vendas em mercados externos. Nossos produtos são exportados para Europa, América, Sudeste Asiático, Oriente Médio e outras regiões, e são bem recebidos por clientes em todo o mundo.

 

Vários tipos de produtos

Nossa empresa oferece serviços personalizados de processamento de wafer de silício, adaptados para atender às necessidades específicas de nossos clientes. Isso inclui Si Wafer BackGrinding, Dicing, DownSizing, Edge Grinding, bem como MEMS, entre outros. Nós nos esforçamos para oferecer soluções sob medida que superem as expectativas e garantam a satisfação do cliente.

 

Tipos de produtos

 

Bolacha de silício CZ

Os wafers de silício CZ são cortados de lingotes de silício de cristal único puxados usando o método de crescimento Czochralski CZ, que é mais amplamente utilizado na indústria eletrônica para cultivar cristais de silício a partir de grandes lingotes de silício cilíndricos usados ​​para fabricar dispositivos semicondutores. Neste processo, uma semente de silício cristalino alongada com tolerância de orientação precisa é introduzida em uma poça de silício fundido com temperatura precisamente controlada. O cristal semente é lentamente puxado para cima a partir do fundido a uma taxa estritamente controlada, e a solidificação do cristal dos átomos da fase líquida ocorre na interface. Durante esse processo de extração, o cristal-semente e o cadinho giram em direções opostas, formando um grande silício monocristalino com uma estrutura cristalina perfeita da semente.

Bolacha de Óxido de Silício

O wafer de óxido de silício é um material avançado e essencial usado em vários-indústrias e aplicações de alta tecnologia. É uma substância cristalina de alta-pureza produzida pelo processamento de materiais de silício de alta-qualidade, tornando-a um substrato ideal para muitos tipos diferentes de aplicações eletrônicas e fotônicas.

Wafer fictício (Coinroll)

Wafers fictícios (também chamados de wafers de teste) são wafers usados ​​principalmente para experimentos e testes e são diferentes dos wafers gerais para produtos. Conseqüentemente, os wafers recuperados são aplicados principalmente como wafers fictícios (wafers de teste).

Wafer de silício revestido de ouro

Wafers de silício-revestidos de ouro e chips de silício-revestidos de ouro são usados ​​extensivamente como substratos para caracterização analítica de materiais. Por exemplo, materiais depositados em wafers revestidos-de ouro podem ser analisados ​​por meio de elipsometria, espectroscopia Raman ou espectroscopia infravermelha (IR) devido à alta-refletividade e às propriedades ópticas favoráveis ​​do ouro.

Wafer Epitaxial de Silício

Os Wafers Epitaxiais de Silício são altamente versáteis e podem ser fabricados em uma variedade de tamanhos e espessuras para atender às diferentes necessidades da indústria. Eles também são usados ​​em diversas aplicações, incluindo circuitos integrados, microprocessadores, sensores, eletrônica de potência e energia fotovoltaica.

Óxido térmico seco e úmido

Fabricado com a mais recente tecnologia e projetado para oferecer confiabilidade e consistência de desempenho incomparáveis. Thermal Oxide Dry and Wet é uma ferramenta essencial para fabricantes de semicondutores em todo o mundo, pois fornece uma maneira eficiente de produzir wafers de alta-qualidade que atendem a todos os requisitos exigentes do setor.

bolacha de silicone de 300 mm

Este wafer tem um diâmetro de 300 milímetros, o que o torna maior do que os tamanhos tradicionais de wafer. Esse tamanho maior o torna mais econômico-e eficiente, permitindo maior produção sem sacrificar a qualidade.

bolacha de silicone de 100 mm

O wafer de silício de 100 mm é um produto de alta-qualidade amplamente utilizado nas indústrias de eletrônicos e semicondutores. Este wafer foi projetado para fornecer desempenho, precisão e confiabilidade ideais, essenciais na fabricação de dispositivos semicondutores.

bolacha de silicone de 200 mm

O wafer de silício de 200 mm também é versátil em suas aplicações, com aplicações em pesquisa e desenvolvimento, bem como na fabricação-de alto volume. Ele pode ser personalizado de acordo com suas especificações exatas, com opções de wafers finos ou grossos, superfícies polidas ou não polidas e outros recursos baseados em suas necessidades específicas.

 

O que é substrato de wafer de silício

 

 

Os substratos de wafer de silício são uma parte vital da fabricação de circuitos e dispositivos integrados de semicondutores. Em sua essência, eles simplesmente fornecem uma base sólida - literalmente um substrato - sobre o qual circuitos microeletrônicos podem ser construídos por meio de intrincadas etapas de fotolitografia e fabricação. No entanto, os substratos de silício impactam muito mais do que apenas fornecer aos CIs uma superfície plana para construção. As propriedades cristalinas e eletrônicas do próprio wafer de substrato são cruciais para determinar as capacidades finais de desempenho dos dispositivos fabricados no topo. Fatores como orientação do cristal, pureza química, densidade de defeitos na rede e características de resistividade elétrica devem ser rigorosamente controlados e otimizados durante a fabricação do substrato.

 

Propriedades do substrato de wafer de silício

 

 

Resistividade
Como mencionado anteriormente, a resistividade indica o quanto o wafer impede o fluxo de elétrons. A maioria dos dispositivos requer substratos com faixas de resistividade precisas. Isso é conseguido dopando o silício com impurezas - mais comumente boro (para o tipo p-) ou fósforo (para o tipo n-).

 

Resistividades típicas de substrato de wafer de silício:
1-30 Ω-cm - baixa resistividade, usada para lógica CMOS
30-100 Ω-cm - substratos epitaxiais
1000 Ω-cm - de alta resistividade, usado para dispositivos de RF

 

Planicidade/suavidade
A planicidade da superfície mede o quão plana é a superfície do substrato, enquanto a suavidade indica rugosidade. Ambos são importantes para um padrão de fotolitografia limpo e para garantir que os dispositivos sejam construídos corretamente. A planicidade é quantificada usando uma medida chamada Variação Total de Espessura (TTV). Bons planos têm TTV <10 μm no wafer. A suavidade ou rugosidade é medida usando a rugosidade Root Mean Squared (RMS). Substratos de alta qualidade têm rugosidade RMS <0,5 nm.

 

Fabricação de substrato de wafer de silício

A produção de substratos de wafer de silício de alta qualidade é um imenso desafio técnico que requer técnicas avançadas de fabricação. Aqui está uma visão geral rápida:

 

Crescimento do Lingote
Tudo começa com o cultivo de grandes lingotes-de cristal único usando o método Czochralski. Neste processo, pedaços de polissilício ultrapuro são carregados em um cadinho de quartzo e derretidos. Uma minúscula "semente" de cristal único é abaixada até tocar a superfície fundida e, em seguida, lentamente retirada para cima. À medida que o cristal semente é puxado para cima, o silício líquido se solidifica nele, permitindo o crescimento de um grande cristal único.

Átomos de impureza são cuidadosamente adicionados para dopar o lingote até a resistividade especificada. Os dopantes comuns são o boro e o fósforo. O resfriamento é controlado com precisão para garantir o crescimento de cristais sem defeitos.

 

Fatiar
O grande lingote de cristal único é cortado em wafers individuais usando serras de diâmetro interno. Lâminas embutidas de diamante cortam continuamente fatias muito finas de todo o lingote simultaneamente. O fluido de resfriamento é usado para minimizar danos causados ​​por fricção e aquecimento.

O fatiamento deve ser altamente preciso para garantir espessura e planicidade uniformes do wafer. A espessura alvo é de cerca de 0,7 mm.

 

Lapidação
Após o corte, os wafers apresentam superfícies moderadamente ásperas. Um processo de lapidação abrasiva é usado para achatá-los. Isto envolve forçar cada superfície do wafer contra uma placa de lapidação de ferro fundido coberta com uma pasta abrasiva. A placa gira enquanto uma pressão controlada com precisão é aplicada a partir da superfície do wafer.

A lapidação remove o material uniformemente da superfície enquanto aplaina quaisquer saliências ou saliências deixadas pelo corte. Isso ajuda a melhorar o nivelamento geral do wafer.

 

Gravura
A lapidação pode induzir alguns danos superficiais até 10-15 μm de profundidade. Isso é removido atacando a superfície com misturas de produtos químicos ácidos ou alcalinos. A gravação dissolve o silício a uma taxa controlada para remover danos de lapidação, deixando uma superfície limpa e sem danos para o polimento final.

 

Polimento
A última etapa é produzir uma superfície ultralisa e{0}}livre de danos usando um processo de polimento. Isso usa uma mecânica semelhante à lapidação, mas com pasta de polimento de sílica coloidal alcalina em vez de abrasivos. A etapa de polimento elimina danos subterrâneos causados ​​pelas etapas anteriores.

O polimento continua até que a especificação de rugosidade RMS da superfície desejada seja alcançada. Muitos ciclos de polimento de precisão podem ser necessários para obter rugosidade angstrom de um dígito.

 

 
O que saber ao usar substrato de wafer de silício
 
Estresse excessivo e fracasso

O estresse e a pressão excessivos decorrentes das operações de gravação, ligação de fios, matrizes de separação e embalagem podem fazer com que um wafer de silício se torne quebradiço ou rache. Este tipo de falha ou dano pode afetar a durabilidade do wafer e inutilizá-lo.

 
Diferenças de expansão térmica

A expansão térmica refere-se à tendência da matéria de se expandir ou alterar seu volume, forma ou área devido à mudança de temperatura. Portanto, quando um substrato é submetido a um calor além do que é capaz de suportar, isso pode resultar em rachaduras ou quebras.

 

 

Defeitos Cristalográficos

Defeitos cristalográficos existentes, como deslocamentos, precipitados de oxigênio e falhas de empilhamento, tanto no wafer de silício quanto na camada epitaxial, podem comprometer a qualidade do wafer e levar a defeitos. Esses defeitos podem causar o fluxo de correntes de fuga anormais e significativas ou criar tubos de-resistência baixa, que podem causar curto-nas junções do circuito.

 
Efeitos de difusão e implantação iônica

Os efeitos de difusão e implantação de íons, como diferentes fenômenos de difusão anômala ligados a combinações específicas de cristais ou defeitos dopantes e reações de precipitado de metal contaminante, podem afetar a qualidade do wafer e falhar.

 

 

 
Coisas a considerar ao manusear e armazenar substratos de wafer de silício

 

 

Ambiente controlado de sala limpa: mantendo condições ideais
Na fabricação de semicondutores, os ambientes de salas limpas são meticulosamente controlados para minimizar os riscos de contaminação e garantir a mais alta qualidade dos substratos de wafer de silício. Esses ambientes normalmente aderem a padrões rígidos de limpeza, como salas limpas ISO Classe 1 ou Classe 10, onde o número de partículas transportadas pelo ar é meticulosamente controlado por metro cúbico de ar. As salas limpas possuem sistemas de filtragem especializados que removem continuamente as partículas do ar para manter as condições ideais. Filtros de partículas de ar de alta-eficiência (HEPA) e filtros de ar de partículas ultra-baixas (ULPA) capturam partículas tão pequenas quanto 0,3 mícron e 0,12 mícron, respectivamente.

 
 

Mitigação dos riscos de descarga eletrostática: proteção contra danos
A descarga eletrostática representa uma ameaça significativa aos substratos das pastilhas de silício durante o manuseio e armazenamento. Instalações de semicondutores implementam medidas de controle estático, como tiras de aterramento, sopradores de ar ionizante e piso condutivo para dissipar cargas estáticas e evitar danos aos wafers. O pessoal usa tiras de aterramento para descarregar com segurança a eletricidade estática de seus corpos, enquanto os sopradores de ar ionizante neutralizam as cargas estáticas nas superfícies. Os materiais de piso condutivos permitem que as cargas estáticas se dissipem inofensivamente para o solo, reduzindo o risco de eventos de descarga eletrostática.

 
 

Soluções de embalagens protetoras: proteção contra danos
A embalagem adequada é vital para proteger os substratos dos wafers de silício contra danos físicos, contaminação e umidade durante o transporte e armazenamento. As instalações de semicondutores utilizam diversas soluções de embalagens protetoras para proteger os wafers e manter sua integridade em toda a cadeia de fornecimento. Uma solução de embalagem comum é a embalagem selada-a vácuo, em que os wafers de silício são colocados em uma bolsa ou recipiente selado e selados-a vácuo para remover o ar e criar uma barreira protetora contra contaminantes e umidade. Pacotes dessecantes são frequentemente incluídos na embalagem para absorver a umidade residual e manter um ambiente seco.

 
 

Adesão aos Protocolos de Manuseio: Precisão e Cuidado
A adesão estrita aos protocolos de manuseio é essencial para minimizar os riscos durante a fabricação e montagem do wafer. As instalações de semicondutores desenvolvem procedimentos e protocolos de manuseio detalhados que descrevem as melhores práticas para transportar, manipular e processar pastilhas de silício com segurança. Esses protocolos de manuseio normalmente cobrem uma ampla gama de atividades, incluindo carregamento e descarregamento de wafers, inspeção de wafers, processamento químico e manipulação mecânica. Eles fornecem instruções passo a passo-a{4}}para cada tarefa, especificando o equipamento a ser usado, as técnicas adequadas a serem seguidas e as precauções de segurança a serem observadas.

 
 

Sistemas de Rastreamento e Rastreamento: Garantindo Responsabilidade e Rastreabilidade
Sistemas robustos de identificação e rastreamento fornecem responsabilidade e rastreabilidade em todo o processo de fabricação de semicondutores. Esses sistemas atribuem um identificador exclusivo a cada substrato de wafer de silício, contendo informações sobre sua origem, histórico de processamento e resultados de inspeção de qualidade. Um método comum de identificação de wafers é usar códigos de barras ou etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID), aplicados a wafers em vários estágios de fabricação. Esses identificadores são verificados e registrados em cada etapa do processo de produção, permitindo que instalações de semicondutores rastreiem o movimento e o status dos wafers em tempo-real.

 
 

Condições ideais de armazenamento: preservando a qualidade ao longo do tempo
Condições adequadas de armazenamento são críticas para manter a qualidade e a integridade dos substratos dos wafers de silício durante todo o processo de fabricação de semicondutores. As instalações de semicondutores mantêm áreas de armazenamento dedicadas em ambientes de salas limpas, equipadas com gabinetes-climatizados e racks para preservar os wafers em condições ideais. O controle de temperatura e umidade é essencial para prevenir a degradação e garantir a estabilidade das pastilhas de silício durante o armazenamento. As instalações de semicondutores normalmente mantêm temperaturas de armazenamento entre 18 e 22 graus e níveis de umidade entre 40% e 60% para minimizar o risco de danos e contaminação{8}}relacionados à umidade.

 
 
Perguntas frequentes
 

P: Qual é a espessura de um substrato de wafer de silício?

R: Geralmente, os wafers de Si têm uma espessura entre 0,5 mm e 400 mícrons (0,4 mm). Wafers finos entre 2 e 25 mícrons de espessura podem ser necessários para alguns fins científicos.

P: Qual é a diferença entre um wafer e um substrato?

R: Um wafer é uma fatia fina e redonda de material, geralmente feita de silício, que serve como plataforma para a fabricação de dispositivos eletrônicos. Um substrato é um material que serve de base para a deposição de outro material, como um filme fino ou um material semicondutor.

P: Por que o silício é usado como substrato?

R: O substrato de silício é um material comumente usado em circuitos integrados devido à sua excelente condutividade térmica, o que melhora o desempenho geral dos circuitos ressonantes.

P: Qual é a diferença entre substrato de vidro e substrato de silício?

R: Os wafers transportadores de vidro são usados ​​em diversas aplicações, como MEMS, semicondutores e muito mais. Em comparação com o silício, os suportes de substrato de vidro são mais planos, mais rígidos e fornecem estabilidade térmica superior para que os wafers do dispositivo possam ser manuseados com segurança.

P: Qual é a dureza do substrato do wafer de silício?

R: Possui dureza Mohs de 7. Além disso, sua composição química e área superficial são muito semelhantes às do diamante. Isto significa que um semicondutor feito de silício provavelmente será muito duro.

P: Quais são as vantagens do substrato de wafer de silício?

R: O silício-cristalino único é um material de substrato preferível em dispositivos MEMS devido aos seguintes motivos: Sua alta estabilidade mecânica, facilidade de integração de dispositivos eletrônicos em substrato de Si, seu módulo de Young é semelhante ao do aço (cerca de 200 GPa) e é tão leve quanto o alumínio, seu ponto de fusão é muito alto.

P: Como os wafers de silício são dopados?

R: O silício dopado é o material usado para fazer wafers de formato irregular. Para criar esses wafers, um wafer de silício é revestido com uma fina camada de óxido de alumínio por cima e um óxido por baixo. Se uma pequena quantidade de silício for colocada em um ambiente-rico em oxigênio e depois aquecida por cerca de 5 minutos a 900 graus.

P: Qual é a resistência do substrato do wafer de silício?

R: Substratos de silício de alta-resistividade (HRS) são importantes para dispositivos de microondas e ondas milimétricas de baixa-perda e alto{2}} desempenho em sistemas de telecomunicações de alta-frequência. A resistividade mais alta de até ~ 10.000 ohm.cm é o Si cultivado na Zona Flutuante (FZ), que é produzido em pequenas quantidades e diâmetro moderado do wafer.

P: Qual é a diferença entre substrato de silício e germânio?

R: O germânio exibe uma maior sensibilidade à temperatura em suas propriedades elétricas em comparação ao silício. Essa qualidade pode ser aproveitada para certas aplicações de detecção, mas também significa que o silício é geralmente mais estável em diversas condições ambientais.

P: Qual é a condutividade térmica do substrato do wafer de silício?

R: A condutividade do silício é 156 W m -1 K -1. A condutividade térmica é uma das principais propriedades dos semicondutores. É importante projetar as propriedades térmicas de um CI de forma a minimizar o estresse. Durante a operação, os chips de silício produzem muito calor.

P: Qual é a rugosidade da superfície do substrato do wafer de silício?

R: A rugosidade da superfície do wafer de Si é garantida pela repetição do processo de polimento químico-mecânico-Planarização (CMP), e não por qualquer medição, o que seria destrutivo. Para o lado polido dos wafers o valor normal de rugosidade é<0.5nm.

P: Qual é a função do substrato no semicondutor?

R: Os substratos, frequentemente chamados de base de dispositivos eletrônicos, são materiais ou estruturas sobre os quais os componentes eletrônicos são construídos. Eles fornecem suporte estrutural, facilitam a conectividade elétrica e servem como base para os intrincados circuitos que alimentam o nosso mundo moderno.

P: O substrato do wafer de silício é condutor?

R: O substrato de silício é um material comumente usado em circuitos integrados devido à sua excelente condutividade térmica, o que melhora o desempenho geral dos circuitos ressonantes.

P: Por que o silício é um material de substrato ideal?

R: O silício-cristalino único é um material de substrato preferível em dispositivos MEMS devido aos seguintes motivos: Sua alta estabilidade mecânica, facilidade de integração de dispositivos eletrônicos em substrato de Si, seu módulo de Young é semelhante ao do aço (cerca de 200 GPa) e é tão leve quanto o alumínio, seu ponto de fusão é muito alto.
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