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L’élaboration des wafers

Le lingot de silicium (1) est coupé au diamètre (2) et à la longueur souhaités (3). Le lingot est alors débité en tranches (wafers) par un procédé de sciage à fils multiples (4).
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La périphérie des wafers est ensuite rectifiée à l’aide d’un outil en diamant pour obtenir le diamètre souhaité (5). Puis les wafers sont polis à l’abrasif afin d’éliminer toute trace du sciage (6). Il convient ensuite d’éliminer les traces de l’étape précédente, ce qui est réalisé par un polissage chimique de chaque face des wafers (7). Un traitement dans un four à diffusion est appliqué aux wafers de manière à éliminer des impuretés apparues lors de la phase de croissance du cristal (8).
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Une nouvelle phase de polissage sur une face est réalisée par traitement physique (abrasifs) et chimique (9). La surface du wafer est alors polie comme un miroir. Ensuite, les wafers sont nettoyés physiquement à l’eau ultra pure et chimiquement (10). Pour terminer, les wafers sont inspectés à l’aide d’une source lumineuse intense. D’autres tests peuvent être effectués pour contrôler sa planéité et sa résistance (11).
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Au fil des années, le diamètre des wafers s’est accru. Il est passé de 12,5 mm en 1960 à 300 mm en 1998. Cette évolution a entrainé des contraintes techniques importantes dans le processus de fabrication des wafers. Par exemple, une planéité acceptable sur un diamètre de 300 mm est de l’ordre de 3 µm (la variation totale de l’épaisseur sur tout le wafer doit être inférieure à 3 µm) alors qu’elle n’était que de 10 µm sur un wafer de 200 mm [[Grinding of silicon wafers : A review from historical perspectives, Z.J. Pei et al, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 48, Issues 12-13, October 2008, Pages 1297-1307]].
Comme on le voit, ce processus est long et complexe. Il met en jeu des quantités importantes d’énergie, de produits chimiques, d’eau (qui doit être purifiée) pour atteindre le degré de pureté nécessaire à l’industrie électronique. Dans la page sur les impacts environnementaux, nous présentons les résultats d’une étude menée par E. Williams de l’université des Nations Unies sur ce sujet.

Suite de l’article : quels impacts ?

Références :


- Silicon Wafer Processing (document pdf)