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Sustrato de oblea de silicio

Sustrato de oblea de silicio

Los sustratos de obleas de silicio son una parte vital de la fabricación de dispositivos y circuitos integrados semiconductores. En esencia, simplemente proporcionan una base sólida - literalmente, un sustrato - sobre el cual se pueden construir circuitos microelectrónicos a través de intrincados pasos de fotolitografía y fabricación.
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Descripción
Parámetros técnicos

Ningbo Sibranch Microelectronics Technology Co., Ltd.:¡Su confiable fabricante de obleas de silicio de 300 mm!

 

 

Fundada en 2006 por un científico de ingeniería y ciencia de materiales en Ningbo, China, Sibranch Microelectronics tiene como objetivo proporcionar obleas semiconductoras y servicios en todo el mundo. Nuestros productos principales incluyen obleas de silicio estándar SSP (pulido de un solo lado), DSP (pulido de doble lado), obleas de silicio de prueba y obleas de silicio de primera calidad, obleas SOI (silicio sobre aislante) y obleas en rollo de monedas con un diámetro de hasta 12 pulgadas, CZ/MCZ/FZ/NTD, casi cualquier orientación, corte, resistividad alta y baja, obleas ultra-planas, ultra-finas y gruesas, etc.

 

Servicio líder

Nos comprometemos a innovar constantemente nuestros productos para ofrecer a los clientes extranjeros una gran cantidad de productos de alta-calidad para superar la satisfacción del cliente. También podemos brindar servicios personalizados de acuerdo con los requisitos de los clientes, como tamaño, color, apariencia, etc. Podemos ofrecer el precio más favorable y productos de alta-calidad.

 

Calidad garantizada

Hemos estado investigando e innovando continuamente para satisfacer las necesidades de los diferentes clientes. Al mismo tiempo, siempre nos adherimos a un estricto control de calidad para garantizar que la calidad de cada producto cumpla con los estándares internacionales.

 

Amplios países de ventas

Nos centramos en las ventas en los mercados extranjeros. Nuestros productos se exportan a Europa, América, el Sudeste Asiático, Medio Oriente y otras regiones, y son bien recibidos por clientes de todo el mundo.

 

Varios tipos de productos

Nuestra empresa ofrece servicios personalizados de procesamiento de obleas de silicio adaptados para satisfacer las necesidades específicas de nuestros clientes. Estos incluyen Si Wafer BackGrinding, Dicing, DownSizing, Edge Grinder y MEMS, entre otros. Nos esforzamos por ofrecer soluciones personalizadas que superen las expectativas y garanticen la satisfacción del cliente.

 

Tipos de productos

 

Oblea de silicio CZ

Las obleas de silicio CZ se cortan a partir de lingotes de silicio monocristalinos extraídos mediante el método de crecimiento Czochralski CZ, que se utiliza más ampliamente en la industria electrónica para cultivar cristales de silicio a partir de grandes lingotes de silicio cilíndricos utilizados para fabricar dispositivos semiconductores. En este proceso, se introduce una semilla de silicio cristalino alargada con una tolerancia de orientación precisa en un baño de silicio fundido con temperatura controlada con precisión. El cristal semilla se extrae lentamente de la masa fundida a un ritmo estrictamente controlado y la solidificación del cristal de los átomos de la fase líquida se produce en la interfaz. Durante este proceso de extracción, el cristal semilla y el crisol giran en direcciones opuestas, formando un gran silicio monocristalino con una estructura cristalina perfecta de la semilla.

Oblea de óxido de silicio

La oblea de óxido de silicio es un material avanzado y esencial que se utiliza en diversas industrias y aplicaciones de alta-tecnología. Es una sustancia cristalina de alta-pureza producida mediante el procesamiento de materiales de silicio de alta-calidad, lo que la convierte en un sustrato ideal para muchos tipos diferentes de aplicaciones electrónicas y fotónicas.

Oblea ficticia (Coinroll)

Las obleas ficticias (también llamadas obleas de prueba) son obleas que se utilizan principalmente para experimentos y pruebas y son diferentes de las obleas generales para productos. Por lo tanto, las obleas recuperadas se utilizan principalmente como obleas falsas (obleas de prueba).

Oblea de silicio recubierta de oro

Las obleas de silicio recubiertas de oro-y los chips de silicio revestidos de oro-se utilizan ampliamente como sustratos para la caracterización analítica de materiales. Por ejemplo, los materiales depositados sobre obleas recubiertas de oro-pueden analizarse mediante elipsometría, espectroscopia Raman o espectroscopia infrarroja (IR) debido a la alta-reflectividad y las propiedades ópticas favorables del oro.

Oblea epitaxial de silicio

Las obleas epitaxiales de silicio son muy versátiles y se pueden fabricar en una variedad de tamaños y espesores para adaptarse a los diferentes requisitos de la industria. También se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluidos circuitos integrados, microprocesadores, sensores, electrónica de potencia y energía fotovoltaica.

Óxido Térmico Seco Y Húmedo

Fabricado con la última tecnología y está diseñado para ofrecer confiabilidad y consistencia en el rendimiento incomparables. Thermal Oxide Dry and Wet es una herramienta esencial para los fabricantes de semiconductores de todo el mundo, ya que proporciona una manera eficiente de producir obleas de alta-calidad que cumplen con todos los exigentes requisitos de la industria.

Oblea de silicio de 300 mm

Esta oblea tiene un diámetro de 300 milímetros, lo que la hace más grande que los tamaños de oblea tradicionales. Este tamaño más grande lo hace más rentable-y eficiente, lo que permite una mayor producción sin sacrificar la calidad.

Oblea de silicio de 100 mm

La oblea de silicio de 100 mm es un producto de alta-calidad que se utiliza ampliamente en las industrias de la electrónica y los semiconductores. Esta oblea está diseñada para proporcionar un rendimiento, precisión y confiabilidad óptimos que son esenciales en la fabricación de dispositivos semiconductores.

Oblea de silicio de 200 mm

La oblea de silicio de 200 mm también es versátil en sus aplicaciones, con aplicaciones en investigación y desarrollo, así como en fabricación de alto-volumen. Se puede personalizar según sus especificaciones exactas, con opciones para obleas delgadas o gruesas, superficies pulidas o sin pulir y otras características basadas en sus necesidades específicas.

 

¿Qué es el sustrato de oblea de silicio?

 

 

Los sustratos de obleas de silicio son una parte vital de la fabricación de dispositivos y circuitos integrados semiconductores. En esencia, simplemente proporcionan una base sólida - literalmente, un sustrato - sobre el cual se pueden construir circuitos microelectrónicos a través de intrincados pasos de fotolitografía y fabricación. Sin embargo, los sustratos de silicio impactan mucho más que simplemente dar a los circuitos integrados una superficie plana sobre la que construir. Las propiedades cristalinas y electrónicas de la propia oblea del sustrato son cruciales para determinar las capacidades de rendimiento definitivas de los dispositivos fabricados sobre ella. Factores como la orientación del cristal, la pureza química, la densidad de defectos de la red y las características de resistividad eléctrica deben controlarse y optimizarse estrictamente durante la fabricación del sustrato.

 

Propiedades del sustrato de oblea de silicio

 

 

Resistividad
Como se mencionó anteriormente, la resistividad indica cuánto impide la oblea el flujo de electrones. La mayoría de los dispositivos requieren sustratos con rangos de resistividad precisos. Esto se logra dopando el silicio con impurezas -, más comúnmente boro (para el tipo p-) o fósforo (para el tipo n-).

 

Resistividades típicas del sustrato de oblea de silicio:
1-30 Ω-cm: baja resistividad, utilizada para lógica CMOS
30-100 Ω-cm - sustratos epitaxiales
1000 Ω-cm - de alta resistividad, utilizado para dispositivos de RF

 

Planitud/suavidad
La planitud de la superficie mide qué tan plana es la superficie del sustrato, mientras que la suavidad indica rugosidad. Ambos son importantes para crear patrones de fotolitografía limpios y garantizar que los dispositivos se construyan correctamente. La planitud se cuantifica mediante una medida llamada Variación de Espesor Total (TTV). Los buenos pisos tienen un TTV < 10 μm a lo largo de la oblea. La suavidad o rugosidad se mide utilizando la rugosidad cuadrática media (RMS). Los sustratos de alta gama tienen una rugosidad RMS <0,5 nm.

 

Fabricación de sustrato de oblea de silicio

Producir sustratos de obleas de silicio de alta calidad es un inmenso desafío técnico que requiere técnicas de fabricación avanzadas. Aquí hay una descripción general rápida:

 

Crecimiento de lingotes
Todo comienza con el cultivo de grandes-lingotes monocristalinos mediante el método Czochralski. En este proceso, se cargan trozos de polisilicio ultrapuro en un crisol de cuarzo y se funden. Una pequeña "semilla" de un solo cristal se baja hasta que apenas toca la superficie fundida y luego se retira lentamente hacia arriba. A medida que se levanta el cristal semilla, el silicio líquido se solidifica sobre él, lo que permite que crezca un gran cristal único.

Se añaden cuidadosamente átomos de impureza para dopar el lingote con la resistividad especificada. Los dopantes comunes son el boro y el fósforo. El enfriamiento se controla con precisión para garantizar un crecimiento de cristales libre de defectos.

 

rebanar
El gran lingote monocristal se corta en obleas individuales utilizando sierras de diámetro interno. Las cuchillas con incrustaciones de diamante cortan continuamente rodajas muy finas de todo el lingote al mismo tiempo. El líquido refrigerante se utiliza para minimizar los daños causados ​​por la fricción y el calentamiento.

El corte debe ser muy preciso para garantizar un espesor y una planitud uniformes de la oblea. El espesor del objetivo es de alrededor de 0,7 mm.

 

lapeado
Después del corte, las obleas tienen superficies moderadamente rugosas. Se utiliza un proceso de lapeado abrasivo para aplanarlos. Esto implica forzar cada superficie de la oblea contra una placa de lapeado de hierro fundido cubierta con una suspensión abrasiva. La placa gira mientras se aplica una presión controlada con precisión desde la superficie de la oblea.

El lapeado elimina el material de manera uniforme de la superficie mientras aplana cualquier protuberancia o cresta que quede al cortar. Esto ayuda a mejorar la planitud general de la oblea.

 

Aguafuerte
El lapeado puede provocar algunos daños en la superficie hasta una profundidad de 10 a 15 μm. Esto se elimina grabando la superficie utilizando mezclas de productos químicos ácidos o alcalinos. El grabado disuelve el silicio a un ritmo controlado para eliminar el daño del lapeado, dejando una superficie limpia y sin daños para el pulido final.

 

Pulido
El último paso es producir una superficie ultrasuave y libre de daños-mediante un proceso de pulido. Utiliza una mecánica similar al lapeado, pero con una suspensión de pulido de sílice coloidal alcalina en lugar de abrasivos. El paso de pulido elimina el daño subsuperficial causado por los pasos anteriores.

El pulido continúa hasta alcanzar la especificación de rugosidad RMS de la superficie deseada. Es posible que se necesiten muchos ciclos de pulido de precisión para lograr una rugosidad de angstrom de un solo dígito.

 

 
Qué saber al utilizar sustrato de oblea de silicio
 
Estrés excesivo y fracaso

El estrés y la presión excesivos causados ​​por el trazado, la unión de cables, las matrices de separación y las operaciones de embalaje pueden hacer que una oblea de silicio se vuelva quebradiza o se agriete. Este tipo de falla o daño puede afectar la durabilidad de la oblea y dejarla inútil.

 
Diferencias de expansión térmica

La expansión térmica se refiere a la tendencia de la materia a expandirse o cambiar su volumen, forma o área debido al cambio de temperatura. Por lo tanto, cuando un sustrato se somete a un calor superior al que es capaz de soportar, puede provocar grietas o roturas.

 

 

Defectos cristalográficos

Los defectos cristalográficos existentes, como dislocaciones, precipitados de oxígeno y fallas de apilamiento, tanto en la oblea de silicio como en la capa epitaxial, pueden comprometer la calidad de la oblea y provocar defectos. Estos defectos pueden causar que fluyan corrientes de fuga significativas y anormales o crear tuberías de baja-resistencia, que pueden provocar un cortocircuito-en las uniones.

 
Efectos de difusión e implantación de iones

Los efectos de difusión e implantación de iones, como diferentes fenómenos de difusión anómalos relacionados con combinaciones específicas de cristales o defectos dopantes y reacciones de precipitados de metales contaminantes, pueden afectar la calidad de la oblea y fallar.

 

 

 
Cosas a considerar al manipular y almacenar sustratos de obleas de silicio

 

 

Entorno de sala limpia controlado: mantenimiento de condiciones óptimas
En la fabricación de semiconductores, los entornos de las salas blancas se controlan meticulosamente para minimizar los riesgos de contaminación y garantizar la más alta calidad de los sustratos de las obleas de silicio. Estos entornos suelen cumplir estrictos estándares de limpieza, como las salas limpias ISO Clase 1 o Clase 10, donde la cantidad de partículas en el aire se controla meticulosamente por metro cúbico de aire. Las salas blancas cuentan con sistemas de filtración especializados que eliminan continuamente partículas del aire para mantener condiciones óptimas. Los filtros de partículas de aire de alta-eficiencia (HEPA) y los filtros de partículas de aire ultra-bajas (ULPA) capturan partículas tan pequeñas como 0,3 micrones y 0,12 micrones, respectivamente.

 
 

Mitigar los riesgos de descargas electrostáticas: proteger contra daños
La descarga electrostática representa una amenaza importante para los sustratos de obleas de silicio durante su manipulación y almacenamiento. Las instalaciones de semiconductores implementan medidas de control de estática, como correas de conexión a tierra, sopladores de aire ionizante y pisos conductores para disipar cargas estáticas y evitar daños a las obleas. El personal usa correas de conexión a tierra para descargar de manera segura la electricidad estática de sus cuerpos mientras los sopladores de aire ionizante neutralizan las cargas estáticas en las superficies. Los materiales conductores para pisos permiten que las cargas estáticas se disipen inofensivamente al suelo, lo que reduce el riesgo de descargas electrostáticas.

 
 

Soluciones de embalaje protector: protección contra daños
El embalaje adecuado es vital para proteger los sustratos de las obleas de silicio contra daños físicos, contaminación y humedad durante el transporte y el almacenamiento. Las instalaciones de semiconductores utilizan diversas soluciones de embalaje protector para proteger las obleas y mantener su integridad a lo largo de toda la cadena de suministro. Una solución de embalaje común es el embalaje sellado al vacío-, en el que las obleas de silicona se colocan en una bolsa o recipiente sellado y se sella al vacío-para eliminar el aire y crear una barrera protectora contra los contaminantes y la humedad. A menudo se incluyen paquetes desecantes en el embalaje para absorber la humedad residual y mantener un ambiente seco.

 
 

Cumplimiento de los protocolos de manipulación: precisión y cuidado
El estricto cumplimiento de los protocolos de manipulación es esencial para minimizar los riesgos durante la fabricación y el montaje de las obleas. Las instalaciones de semiconductores desarrollan protocolos y procedimientos de manipulación detallados que describen las mejores prácticas para transportar, manipular y procesar obleas de silicio de forma segura. Estos protocolos de manipulación suelen cubrir una amplia gama de actividades, incluida la carga y descarga de obleas, la inspección de obleas, el procesamiento químico y la manipulación mecánica. Proporcionan instrucciones paso-a-paso para cada tarea, especificando el equipo que se utilizará, las técnicas adecuadas que se deben seguir y las precauciones de seguridad que se deben observar.

 
 

Sistemas de seguimiento y localización: garantizar la rendición de cuentas y la trazabilidad
Los sólidos sistemas de identificación y seguimiento brindan responsabilidad y trazabilidad durante todo el proceso de fabricación de semiconductores. Estos sistemas asignan un identificador único a cada sustrato de oblea de silicio, que contiene información sobre su origen, historial de procesamiento y resultados de inspección de calidad. Un método común de identificación de obleas es el uso de códigos de barras o etiquetas de identificación por radio-identificación por radiofrecuencia (RFID), aplicadas a las obleas en diversas etapas de fabricación. Estos identificadores se escanean y registran en cada paso del proceso de producción, lo que permite a las instalaciones de semiconductores rastrear el movimiento y el estado de las obleas en tiempo-real.

 
 

Condiciones óptimas de almacenamiento: preservación de la calidad en el tiempo
Las condiciones de almacenamiento adecuadas son fundamentales para mantener la calidad y la integridad de los sustratos de las obleas de silicio durante todo el proceso de fabricación de semiconductores. Las instalaciones de semiconductores mantienen áreas de almacenamiento dedicadas dentro de entornos de sala limpia, equipadas con gabinetes y bastidores con clima-controlado para conservar las obleas en condiciones óptimas. El control de la temperatura y la humedad es esencial para prevenir la degradación y garantizar la estabilidad de las obleas de silicio durante el almacenamiento. Las instalaciones de semiconductores suelen mantener temperaturas de almacenamiento entre 18 grados y 22 grados y niveles de humedad entre 40 % y 60 % para minimizar el riesgo de contaminación y daños relacionados con la humedad-.

 
 
Preguntas frecuentes
 

P: ¿Qué espesor tiene el sustrato de una oblea de silicio?

R: Generalmente, las obleas de Si tienen un espesor de entre 0,5 mm y 400 micras (0,4 mm). Para algunos fines científicos se pueden necesitar obleas finas de entre 2 y 25 micrones de espesor.

P: ¿Cuál es la diferencia entre una oblea y un sustrato?

R: Una oblea es una rebanada delgada y redonda de material, generalmente hecha de silicio, que sirve como plataforma para la fabricación de dispositivos electrónicos. Un sustrato es un material que sirve como base para la deposición de otro material, como una película delgada o un material semiconductor.

P: ¿Por qué se utiliza silicio como sustrato?

R: El sustrato de silicio es un material comúnmente utilizado en circuitos integrados debido a su excelente conductividad térmica, que mejora el rendimiento general de los circuitos resonantes.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el sustrato de vidrio y el sustrato de silicio?

R: Las obleas portadoras de vidrio se utilizan en varias aplicaciones, como MEMS, semiconductores y más. En comparación con el silicio, los soportes de sustrato de vidrio son más planos, más rígidos y proporcionan una estabilidad térmica superior para que las obleas del dispositivo puedan manipularse de forma segura.

P: ¿Cuál es la dureza del sustrato de oblea de silicio?

R: Tiene una dureza Mohs de 7. Además, su composición química y superficie son muy similares a las del diamante. Esto significa que es probable que un semiconductor fabricado a partir de silicio sea muy duro.

P: ¿Cuáles son las ventajas del sustrato de oblea de silicio?

R: El silicio monocristalino es preferible como material de sustrato en dispositivos MEMS por las siguientes razones: su alta estabilidad mecánica, la facilidad de integración de los dispositivos electrónicos en el sustrato de Si, su módulo de Young es similar al del acero (alrededor de 200 GPa), es tan liviano como el aluminio y su punto de fusión es muy alto.

P: ¿Cómo se dopan las obleas de silicio?

R: El silicio dopado es el material utilizado para fabricar obleas de formas irregulares. Para crear estas obleas, se recubre una oblea de silicio con una fina capa de óxido de aluminio en la parte superior y un óxido debajo. Si se coloca una pequeña cantidad de silicio en un ambiente rico en oxígeno-y luego se calienta durante aproximadamente 5 minutos a 900 grados.

P: ¿Cuál es la resistencia del sustrato de oblea de silicio?

R: Los sustratos de silicio de alta-resistividad (HRS) son importantes para dispositivos de microondas y ondas milimétricas de baja-pérdida y alto- rendimiento en sistemas de telecomunicaciones de alta-frecuencia. La resistividad más alta, de hasta ~10 000 ohm.cm, es el Si cultivado en la zona de flotación (FZ), que se produce en pequeñas cantidades y con un diámetro de oblea moderado.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el sustrato de silicio y germanio?

R: El germanio exhibe una mayor sensibilidad a la temperatura en sus propiedades eléctricas en comparación con el silicio. Esta cualidad se puede aprovechar para determinadas aplicaciones de detección, pero también significa que el silicio es generalmente más estable en diferentes condiciones ambientales.

P: ¿Cuál es la conductividad térmica del sustrato de oblea de silicio?

R: La conductividad del silicio es 156 W m -1 K -1. La conductividad térmica es una de las propiedades clave de los semiconductores. Es importante diseñar las propiedades térmicas de un CI de manera que se minimice el estrés. Durante el funcionamiento, los chips de silicio producen mucho calor.

P: ¿Cuál es la rugosidad de la superficie del sustrato de oblea de silicio?

R: La rugosidad de la superficie de la oblea de Si está garantizada mediante la repetición del proceso de pulido de planarización química{0}}mecánica-(CMP), no mediante ninguna medición, que sería destructiva. Para el lado pulido de las obleas, el valor de rugosidad normal es<0.5nm.

P: ¿Cuál es la función del sustrato en los semiconductores?

R: Los sustratos, a menudo denominados la base de los dispositivos electrónicos, son materiales o estructuras sobre los cuales se construyen los componentes electrónicos. Proporcionan soporte estructural, facilitan la conectividad eléctrica y sirven como lienzo para los intrincados circuitos que impulsan nuestro mundo moderno.

P: ¿Es conductor el sustrato de oblea de silicio?

R: El sustrato de silicio es un material comúnmente utilizado en circuitos integrados debido a su excelente conductividad térmica, que mejora el rendimiento general de los circuitos resonantes.

P: ¿Por qué el silicio es un material de sustrato ideal?

R: El silicio monocristalino es preferible como material de sustrato en dispositivos MEMS por las siguientes razones: su alta estabilidad mecánica, la facilidad de integración de los dispositivos electrónicos en el sustrato de Si, su módulo de Young es similar al del acero (alrededor de 200 GPa), es tan liviano como el aluminio y su punto de fusión es muy alto.
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