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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 circuitos y dispositivos integrados de semiconductores. En esencia, simplemente proporcionan una base sólida (literalmente, un sustrato) sobre la que se pueden construir circuitos microelectrónicos mediante intrincados pasos de fotolitografía y fabricación.
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Descripción
Parámetros técnicos

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

 

 

Fundada en 2006 por científicos de ingeniería y ciencia de materiales en Ningbo, China, Sibranch Microelectronics tiene como objetivo proporcionar obleas de semiconductores y servicio 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 de rollo de monedas con un diámetro de hasta 12 pulgadas, CZ/MCZ/FZ/NTD, casi cualquier orientación, recortes, alta y baja resistividad, obleas ultraplanas, ultradelgadas, 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 que superen la satisfacción del cliente. También podemos proporcionar 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 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 venta
Nos centramos en las ventas en mercados extranjeros. Nuestros productos se exportan a Europa, América, el sudeste asiático, Oriente Medio y otras regiones, y son bien recibidos por clientes de todo el mundo.

 

Varios tipos de productos
Nuestra empresa ofrece servicios de procesamiento de obleas de silicio personalizados, diseñados para satisfacer las necesidades específicas de nuestros clientes. Estos incluyen rectificado de obleas de silicio, corte en cubitos, reducción de tamaño, rectificado de bordes y MEMS, entre otros. Nos esforzamos por ofrecer soluciones a medida que superen las expectativas y garanticen la satisfacción del cliente.

CZ Silicon Wafer

Oblea de silicio CZ

Las obleas de silicio CZ se cortan a partir de lingotes de silicio monocristalino extraídos mediante el método de crecimiento CZ de Czochralski, que es el más utilizado en la industria electrónica para hacer crecer cristales de silicio a partir de lingotes de silicio cilíndricos grandes que se utilizan 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 una temperatura controlada con precisión. El cristal semilla se extrae lentamente hacia arriba desde la masa fundida a una velocidad estrictamente controlada y se produce la solidificación cristalina de los átomos de la fase líquida 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.

Silicon Oxide Wafer

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 que se produce 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.

Dummy Wafer (Coinroll)

Oblea ficticia (rollo de monedas)

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

Gold Coated Silicon Wafer

Oblea de silicio recubierta de oro

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

Silicon Epitaxial Wafer

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 diferentes requisitos de la industria. También se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluidos circuitos integrados, microprocesadores, sensores, electrónica de potencia y energía fotovoltaica.

Thermal Oxide Dry And Wet

Oxido térmico seco y húmedo

Fabricado con la última tecnología y diseñado para ofrecer una fiabilidad y una consistencia de rendimiento incomparables, el óxido térmico seco y húmedo es una herramienta esencial para los fabricantes de semiconductores de todo el mundo, ya que proporciona una forma eficiente de producir obleas de alta calidad que cumplen con todos los exigentes requisitos de la industria.

300mm Silicon Wafer

Oblea de silicio de 300 mm

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

200mm Silicon Wafer

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 gran volumen. Se puede personalizar según sus especificaciones exactas, con opciones para obleas delgadas o gruesas, superficies pulidas o sin pulir y otras características según sus necesidades específicas.

100mm Silicon Wafer

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, una precisión y una fiabilidad óptimos, que son esenciales en la fabricación de dispositivos semiconductores.

¿Qué es el sustrato de oblea de silicio?

 

 

Los sustratos de obleas de silicio son una parte vital de la fabricación de circuitos y dispositivos integrados de semiconductores. En esencia, simplemente proporcionan una base sólida (literalmente, un sustrato) sobre la que se pueden construir circuitos microelectrónicos mediante intrincados pasos de fotolitografía y fabricación. Sin embargo, los sustratos de silicio tienen un impacto mucho mayor que simplemente proporcionar 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 finales de los dispositivos fabricados sobre ella. Factores como la orientación del cristal, la pureza química, la densidad de defectos de 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 en qué medida la oblea impide el flujo de electrones. La mayoría de los dispositivos requieren sustratos con rangos de resistividad precisos. Esto se logra dopando el silicio con impurezas, generalmente 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: alta resistividad, utilizada 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 la rugosidad. Ambas son importantes para la creación de patrones de fotolitografía limpios y para garantizar que los dispositivos se construyan correctamente. La planitud se cuantifica utilizando una medida llamada variación total del espesor (TTV). Los buenos planos tienen TTV < 10 μm a lo largo de la oblea. La suavidad o la rugosidad se miden utilizando la rugosidad de raíz cuadrada media (RMS). Los sustratos de alta gama tienen rugosidad RMS < 0,5 nm.

 

Fabricación de sustrato de oblea de silicio

Producir sustratos de obleas de silicio de alta calidad es un enorme desafío técnico que requiere técnicas de fabricación avanzadas. A continuación, se ofrece una breve descripción general:

 

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

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

 

Rebanar
El lingote monocristal de gran tamaño se corta en obleas individuales mediante sierras de diámetro interno. Las cuchillas con incrustaciones de diamante cortan continuamente rebanadas muy finas de todo el lingote simultáneamente. Se utiliza líquido refrigerante para minimizar los daños por fricción y calentamiento.

El corte debe ser sumamente preciso para garantizar que la oblea tenga un espesor y una planitud uniformes. El espesor objetivo es de aproximadamente 0,7 mm.

 

Lapeado
Después de cortarlas, las obleas tienen superficies moderadamente rugosas. Para aplanarlas se utiliza un proceso de pulido abrasivo. Esto implica forzar cada superficie de la oblea contra una placa de pulido 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 la superficie de manera uniforme y al mismo tiempo aplana las protuberancias o crestas que quedaron del corte. Esto ayuda a mejorar la planitud general de la oblea.

 

Aguafuerte
El pulido puede provocar algún daño superficial de hasta 10-15 μm de profundidad. Esto se elimina grabando la superficie con mezclas de productos químicos ácidos o alcalinos. El grabado disuelve el silicio a una velocidad controlada para eliminar el daño del pulido, dejando una superficie limpia y sin daños para el pulido final.

 

Pulido
El último paso consiste en producir una superficie ultrasuave y sin daños mediante un proceso de pulido. Este proceso utiliza una mecánica similar al lapeado, pero con una lechada de pulido de sílice coloidal alcalina en lugar de abrasivos. El paso de pulido elimina los daños subsuperficiales de los pasos anteriores.

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

 

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

La tensión y la presión excesivas que se producen al trazar, unir cables, separar matrices y realizar operaciones de empaquetado 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 inservible.

 
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 a los cambios de temperatura. Por lo tanto, cuando un sustrato se somete a un calor que supera su capacidad de soportar, puede producirse una fisura o rotura.

 

 

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 generar defectos. Estos defectos pueden provocar que fluyan corrientes de fuga anormales significativas o crear conductos de baja resistencia, que pueden provocar cortocircuitos en las uniones.

 
Efectos de difusión e implantación de iones

Los efectos de difusión e implantación de iones, como diferentes fenómenos de difusión anómalos vinculados con combinaciones específicas de defectos de cristales o dopantes y reacciones de precipitados metálicos contaminantes, pueden afectar la calidad de la oblea y provocar su falla.

 

 

 
Aspectos a tener en cuenta al manipular y almacenar sustratos de obleas de silicio

 

 

Ambiente de sala limpia controlado: mantenimiento de condiciones óptimas
En la fabricación de semiconductores, los entornos de salas blancas se controlan meticulosamente para minimizar los riesgos de contaminación y garantizar la más alta calidad de los sustratos de obleas de silicio. Estos entornos suelen cumplir con estrictos estándares de limpieza, como las salas blancas 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 tienen sistemas de filtración especializados que eliminan continuamente las partículas del aire para mantener condiciones óptimas. Los filtros de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) y los filtros de aire de partículas ultra bajas (ULPA) capturan partículas tan pequeñas como 0,3 micrones y 0,12 micrones, respectivamente.

 
 

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

 
 

Soluciones de embalaje protector: protección contra daños
Un embalaje adecuado es fundamental para proteger los sustratos de obleas de silicio de daños físicos, contaminación y humedad durante el transporte y el almacenamiento. Las instalaciones de semiconductores utilizan diversas soluciones de embalaje de protección para salvaguardar las obleas y mantener su integridad a lo largo de la cadena de suministro. Una solución de embalaje habitual es el embalaje sellado al vacío, en el que las obleas de silicio se colocan en una bolsa o recipiente sellado y se sellan 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 entorno seco.

 
 

Adherencia a 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 obleas. Las instalaciones de semiconductores desarrollan procedimientos y protocolos de manipulación detallados que describen las mejores prácticas para transportar, manipular y procesar obleas de silicio de forma segura. Estos protocolos de manipulación suelen abarcar una amplia gama de actividades, como la carga y descarga de obleas, la inspección de las obleas, el procesamiento químico y la manipulación mecánica. Proporcionan instrucciones paso a paso para cada tarea, especificando el equipo que se debe utilizar, las técnicas adecuadas que se deben seguir y las precauciones de seguridad que se deben observar.

 
 

Sistemas de seguimiento y rastreo: garantizar la rendición de cuentas y la trazabilidad
Los sistemas robustos de identificación y seguimiento proporcionan 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 radiofrecuencia (RFID), que se aplican a las obleas en varias 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: conservación de la calidad a lo largo del tiempo
Las condiciones de almacenamiento adecuadas son fundamentales para mantener la calidad y la integridad de los sustratos de 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 preservar 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 y 22 grados y niveles de humedad entre el 40 % y el 60 % para minimizar el riesgo de daños y contaminación relacionados con la humedad.

 
 
Preguntas frecuentes
 

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

R: En general, las obleas de silicio tienen un espesor de entre 3,5 mm y 400 micrones (0,4 mm). Para algunos fines científicos, pueden ser necesarias obleas delgadas de entre 2 y 25 micrones de espesor.

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

R: Una oblea es una lámina delgada y redonda de material, generalmente 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 diversas aplicaciones, como MEMS, semiconductores y más. En comparación con el silicio, las obleas portadoras de sustrato de vidrio son más planas, más rígidas y brindan una estabilidad térmica superior, de modo que las obleas de dispositivos se pueden manipular de manera segura.

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

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

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

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

P: ¿Cómo se dopan las obleas de silicio?

R: El silicio dopado es el material que se utiliza 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 entorno rico en oxígeno y luego se calienta durante unos 5 minutos a 900 grados,

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

A: Los sustratos de silicio de alta resistividad (HRS) son importantes para dispositivos de microondas y ondas milimétricas de alto rendimiento y baja pérdida en sistemas de telecomunicaciones de alta frecuencia. La resistividad más alta, de hasta ~10,000 ohm.cm, corresponde al silicio 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 el de germanio?

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

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

A: La conductividad del silicio es de 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 la tensión. Durante el funcionamiento, los chips de silicio producen mucho calor.

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

A: La rugosidad de la superficie de las obleas de silicio se garantiza mediante la repetición del proceso de pulido de planarización químico-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 el semiconductor?

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

P: ¿El sustrato de oblea de silicio es conductor?

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 un material de sustrato preferible en dispositivos MEMS debido a las siguientes razones: su alta estabilidad mecánica, facilidad de integración de dispositivos electrónicos en el sustrato de Si, su módulo de Young es similar al del acero (aproximadamente 200 GPa) y es tan ligero como el aluminio, su punto de fusión es muy alto.
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Nuestro Certificado

 

Nuestra empresa se enorgullece de las diversas certificaciones que hemos obtenido, incluido nuestro certificado de patente, el certificado ISO9001 y el certificado de Empresa Nacional de Alta Tecnología. Estas certificaciones representan nuestra dedicación a la innovación, la gestión de la calidad y el compromiso con la excelencia.

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