Dans la fabrication de semi-conducteurs, les substrats de plaquettes servent de matériau fondamental pour les circuits intégrés (ci), les dispositifs optoélectroniques et l’électronique de puissance. L’alignement précis est crucial lors de la fabrication, et l’industrie utilise deux méthodes d’identification primaires: les arêtes plates (flat) et les entailles (encoche). Ces marqueurs indiquent l’orientation cristallographique et le type de dopage, assurant un bon positionnement dans les procédés de semi-conducteurs.

Pourquoi certains wafers utilisent-ils des bords plats alors que d’autres adoptent des entailles? Cet article explore l’évolution, les distinctions techniques et les applications de ces deux méthodes de marquage.

1. Comparaison technique de plat vs. entaille

1.1. Bord plat (plat)

La méthode à plat consiste à couper un ou plusieurs bords droits le long du périmètre de la tranche, principalement utilisé pour les tranches de ≤6 pouces de taille. Les principales fonctions des marqueurs plats comprennent:

1. Indication de l’orientation du cristal, telle que <100> Ou <111>, pour assurer le traitement précis;

2. Distinguer les types de dopage (type p ou type n);

3. Fournir des repères d’alignement manuels ou semi-automatisés, en particulier pour les appareils de lithographie et de gravure de première génération.

   
   

Différents types de dopage et orientations cristallines dans les tranches de silicium (Si) correspondent à des configurations plates distinctes:

1. P-type <100> Wafer: un grand plat;

2. N-type <100> Wafer: un grand plat + un petit plat;

3. P/N-type <111> Wafer: un seul grand plat.

   
   

Bien que ce système de marquage ait été largement utilisé dans le traitement précoce des semi-conducteurs, ses limites sont devenues évidentes à mesure que la taille des tranches augmentait.

1.2. encoche

Une entaille est une petite rainure en v ou en u positionnée sur le bord de la plaquette, généralement à 180°. Les entailles sont principalement utilisées dans les tranches de silicium de 8 pouces et plus, offrant plusieurs avantages:

1. Meilleure compatibilité avec l’automatisation: les entailles facilitent un alignement plus rapide et plus précis dans les équipements de traitement automatisés.

2. Concentration minimisée des contraintes sur les bords: par rapport aux bords plats, les entailles réduisent les contraintes mécaniques sur le périmètre de la plaquette, améliorant ainsi l’intégrité structurelle.

3. Normalisation: alors que les tranches de 8 pouces et plus sont devenues des normes de l’industrie, SEMI (Semiconductor Equipment and matériels International) a exigé des encrans pour ces tailles de tranches, assurant la cohérence du processus.

Aujourd’hui, les tranches de 8, 12 pouces et plus utilisent presque exclusivement des entailles, tandis que les tranches de moins de 6 pouces utilisent encore principalement des plats.

2. Évolution et Adoption de appartement vs. Notch

2.1. Pourquoi les premières tranches utilisaient des marqueurs plats

Au cours des années 1970 à 1990, les plaquettes semi-conducteurs avaient principalement un diamètre de 2, 3, 4 et 6 pouces. À l’époque, l’équipement de traitement des semi-conducteurs reposait sur l’alignement manuel ou optique, où les marqueurs plats constituaient une référence intuitive pour les techniciens. Par conséquent, les arêtes plates sont devenues la norme de l’industrie.

De plus, les semi-conducteurs composés (par exemple, SiC, GaN et sapphire) ont une dureté plus élevée, ce qui rend la coupe d’entaille plus difficile. Par conséquent, les marqueurs plats sont restés le choix préféré.

2.2. La montée et la standardisation des marqueurs d’entaille

Avec l’introduction des plaquettes de 8 pouces dans les années 1990, l’industrie des semi-conducteurs est passée à l’automatisation complète. Les procédés de lithographie, de gravure et d’implantation ionique exigeaient un alignement mécanique de haute précision, où les entailles offraient une méthode de marquage plus fiable et moins intrusive.

Aujourd’hui, les tranches de 12 pouces et plus adoptent universellement des entailles, et certaines tranches de 8 pouces SiC sont également en transition vers des entailles pour une meilleure compatibilité d’automatisation.

3. Méthodes de marquage pour différents matériaux semi-conducteurs

Le choix entre les repères plats et Notch dépend du matériel' S propriétés physiques et exigences de fabrication

De cette comparaison, il est évident que les plaquettes de silicium ≥8 pouces utilisent exclusivement des entailles, tandis que les substrats SiC, GaN et saphir utilisent encore principalement des marqueurs plats. Cependant, à mesure que les technologies de traitement évoluent, les plaquettes SiC pourraient progressivement passer à un marquage à crans pour améliorer la compatibilité de l’automatisation.

4. Conclusion Conclusion

Les marqueurs plats et à entaille ont évolué parallèlement à la taille des plaquettes semi-conducteurs et aux techniques de fabrication. Les marqueurs plats restent dominants dans les tranches plus petites, en particulier pour les matériaux où le traitement manuel ou semi-automatisé est courant. En revanche, les entailles sont désormais la norme pour les tranches de silicium de 8 pouces et plus, offrant une précision d’alignement supérieure dans les environnements de production automatisés.

À mesure que la technologie des semi-conducteurs progresse, les tranches SiC (en particulier les variantes de 8 pouces) pourraient adopter de plus en plus de marqueurs à entaille pour faciliter l’automatisation. Toutefois, dans les matériaux de dureté extrême (comme le saphir), on s’attend à ce que les marqueurs plats demeurent la norme de l’industrie.

Pour les fabricants de plaquettes et les fournisseurs d’équipements, la compréhension des différences entre les marqueurs plats et les marqueurs à entailles est essentielle pour optimiser l’efficacité de la production et assurer la compatibilité avec les procédés modernes de fabrication de semi-conducteurs.

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