Plaquette de saphir 12 pouces : dispositifs optoélectroniques plan C SSP / DSP de qualité industrielle 12 pouces

Présentation du produit

La plaquette de saphir de 12 pouces (300 mm) est une spécification grand format haut de gamme dans le secteur des substrats en saphir. Il est fabriqué à partir d'alumine monocristalline synthétique de haute pureté (α-Al₂O₃) de qualité 4N5 à 5N, avec des lingots monocristallins cultivés via des processus avancés tels que la méthode Kyropoulos, suivis de procédures de qualité semi-conducteur comprenant le tranchage multifils, le rodage de précision et le polissage chimico-mécanique (CMP).En tant que substrat fondamental de grande taille pour l’industrie des semi-conducteurs de troisième génération, il est entièrement compatible avec les lignes de production de semi-conducteurs standard de 12 pouces. La surface épitaxiale effective par tranche est environ 9 fois supérieure à celle d'une tranche de 4 pouces et 2,25 fois supérieure à celle d'une tranche de 8 pouces, ce qui augmente considérablement la production de puces par lot et réduit considérablement le coût du substrat par puce. Ce produit surmonte des difficultés techniques telles que l'uniformité de la croissance des cristaux de grande taille, le contrôle global de la planéité et la résistance à la déformation lors de processus à haute température, et sert de matériau de support de base pour la production en série d'écrans Mini/Micro LED de nouvelle génération et de dispositifs d'alimentation GaN grand format.

Caractéristiques techniques de base

1.Ultra-grand format pour la production de masse

Le grand diamètre de 300 mm permet de réaliser un bond en termes de surface de substrat. Il est compatible avec les équipements d'épitaxie MOCVD standard de 12 pouces et les lignes de production back-end de semi-conducteurs, doublant ainsi la production de puces par lot par rapport aux tranches de 8 pouces et amortissant considérablement l'amortissement de l'équipement et les coûts de processus. Il s’agit de la direction principale de mise à niveau technique pour la réduction des coûts et l’amélioration de l’efficacité dans les industries optoélectroniques et des dispositifs électriques.

2. Matériau monocristallin de haute pureté et haute uniformité

Les monocristaux sont produits à partir d'une matière première d'alumine de haute pureté, avec un contrôle strict de la distribution axiale et radiale des impuretés dans des lingots de grande taille, garantissant une structure cristalline cohérente et une densité de dislocation uniforme sur toute la tranche. Il résout des problèmes tels que la ségrégation des composants et les contraintes inégales couramment observés dans les glaces saphir de grande taille, et garantit une cohérence à l'échelle de la tranche dans la croissance épitaxiale et les performances du dispositif.

3. Stabilité thermique à haute température pour le grand format
Avec un point de fusion de 2 050 ℃, la structure cristalline reste stable dans un environnement d'épitaxie à haute température de 1 000 à 1 200 ℃. Grâce à la régulation des contraintes de croissance des cristaux et aux processus de réduction des contraintes de traitement, il supprime efficacement le gauchissement et la déformation des tranches de grande taille pendant les processus de cyclage à haute température, garantissant ainsi l'uniformité de la croissance de la couche épitaxiale et le rendement du dispositif.

4. Excellentes propriétés d'isolation électrique et diélectriques
Le saphir intrinsèque de haute pureté a une résistivité à température ambiante supérieure à 10¹⁴ Ω·cm, avec une excellente isolation électrique et une perte diélectrique ultra faible. Il fournit une isolation électrique fiable entre les appareils, supprime les fuites et la diaphonie des signaux dans des conditions de haute tension et répond aux exigences de performances des dispositifs d'alimentation GaN haute tension et des dispositifs RF haute fréquence.

5. Contrôle ultra-précis de la planéité de la surface à l'échelle de la plaquette

Les processus de polissage simple face (SSP) et de polissage double face (DSP) sont disponibles. La surface épitaxiale atteint une planéité de niveau atomique via CMP, avec une rugosité de surface polie Ra ≤ 0,2 nm. Ciblant les caractéristiques du grand format de 12 pouces, la variation globale de l'épaisseur totale (TTV), l'arc et la chaîne sont spécialement contrôlés, avec une excellente uniformité de planéité à l'échelle de la tranche, répondant pleinement aux exigences de croissance épitaxiale MOCVD grand format.

6. Résistance supérieure aux produits chimiques et au plasma
Le saphir possède une inertie chimique extrêmement forte, insoluble dans la plupart des acides, alcalis et solvants organiques à température ambiante. Il peut résister à des environnements de processus difficiles tels que la gravure au plasma, le nettoyage humide et le recuit à haute température dans la fabrication de semi-conducteurs, avec un minimum de dommages dus à la corrosion et à la perte de particules sur la surface, garantissant ainsi la propreté du processus et la fiabilité à long terme du dispositif.

7. Orientations de cristaux multiples et personnalisation complète des paramètres

L'orientation du plan C (0001) est fournie en standard, tandis que des orientations spéciales, notamment le plan A, le plan R et le plan M, sont également disponibles, avec des spécifications hors angle personnalisables. Les paramètres tels que l'épaisseur de la tranche, le chanfrein des bords, l'encoche et la propreté de la surface peuvent tous être personnalisés en fonction des exigences du client, en s'adaptant aux différents processus de dispositifs et normes d'équipement.

8. Haute résistance mécanique et compatibilité des processus standard

D'une dureté Mohs de 9, il présente une excellente rigidité mécanique et résistance à la flexion. Les processus de chanfreinage des bords et de soulagement des contraintes sont optimisés pour les tranches de grande taille, leur permettant de résister à diverses procédures de post-traitement telles que l'amincissement, le découpage en dés, la configuration PSS et la métallisation, et de s'adapter aux flux de manipulation et de traitement des équipements semi-conducteurs standard de 12 pouces.

Spécifications standards

Applications typiques

1. Domaine optoélectronique d'affichage : croissance épitaxiale de puces d'affichage Mini/Micro LED de grande taille, lignes de production de masse de panneaux d'affichage haut de gamme
2. Domaine des semi-conducteurs de puissance : dispositifs de puissance haute tension à base de GaN de 12 pouces, puces à charge rapide, production de masse à grande échelle d'électronique de puissance automobile
3. Domaine des circuits intégrés : circuits intégrés RF silicium sur saphir (SOS), dispositifs microélectroniques haute fréquence compatibles 12 pouces
4. Champ de fenêtre optique : fenêtres optiques de grande taille de haute précision, fenêtres de détection infrarouge, composants de protection optique spéciaux
5. Domaine électronique spécial : dispositifs électroniques à haute température, composants électroniques résistants aux radiations de qualité aérospatiale, substrats de grande taille pour capteurs MEMS

Contrôle de qualité

Un système de contrôle qualité complet spécial pour les semi-conducteurs est établi pour les tranches de grande taille de 12 pouces. Une inspection multidimensionnelle à l'échelle de la plaquette est effectuée sur chaque lot et un certificat d'analyse (COA) complet peut être fourni. Les éléments d'inspection de base comprennent : l'inspection de la précision dimensionnelle et de l'uniformité de l'épaisseur à l'échelle de la tranche, la vérification des écarts d'orientation des cristaux, l'analyse globale de la planéité et de la rugosité, l'inspection de la cartographie visuelle des défauts à l'échelle de la tranche, les tests de propreté et de contrainte de surface, la qualité des bords et la vérification de l'étanchéité de l'emballage, garantissant la cohérence des paramètres et la fiabilité des processus des produits de grande taille.

FAQ

Quelle est la principale différence entre les plaquettes en saphir de 12 pouces et les plaquettes plus petites de 6 ou 8 pouces ?

La tranche de 12 pouces (300 mm) offre une zone épitaxiale utilisable beaucoup plus grande, soit environ 2,25 fois celle d'une tranche de 8 pouces et 9 fois celle d'une tranche de 4 pouces. Il est compatible avec les lignes de production de semi-conducteurs standard de 12 pouces et les réacteurs MOCVD haute capacité, augmentant considérablement la production de puces par lot et réduisant le coût unitaire des puces. Il est conçu pour la production en série à grande échelle d'écrans Mini/Micro LED et de dispositifs d'alimentation GaN haute tension, tandis que les tranches de 6/8 pouces sont plus largement utilisées pour la R&D, la production de petits à moyens volumes et les lignes LED conventionnelles.

L'épaisseur des plaquettes de saphir de 12 pouces peut-elle être personnalisée ?

Oui. Les options d'épaisseur standard incluent 800 μm, 1 000 μm et 1 200 μm, et des spécifications d'épaisseur personnalisées peuvent être fabriquées selon les exigences du processus du client. Le TTV, l'arc et la chaîne sont strictement contrôlés pour toutes les options d'épaisseur afin de garantir la planéité à l'échelle de la plaquette et la compatibilité avec les processus.

Proposez-vous des orientations de cristaux autres que le plan C (0001) et le hors-angle peut-il être ajusté ?

    Oui. Outre l'orientation standard du plan C pour l'épitaxie des LED GaN et des dispositifs de puissance, des orientations plan A, plan R et plan M sont disponibles pour les dispositifs RF SOS, les dispositifs GaN non polaires et les applications optiques spécialisées. L'angle hors-angle précis peut également être personnalisé selon les dessins du client ou les exigences du processus d'épitaxie afin d'optimiser la qualité du film épitaxial et le rendement du dispositif.

Un traitement supplémentaire tel que la structuration PSS ou la métallisation peut-il être appliqué aux tranches de 12 pouces ?

    Oui. Des services à valeur ajoutée, notamment la modélisation PSS/NPSS, la métallisation complète ou localisée de la face arrière, le chanfreinage de précision des bords et l'amincissement ultra-mince des tranches, sont disponibles. La faisabilité dépend des dimensions du motif, des matériaux de revêtement, de l'épaisseur de la plaquette et de la résistance mécanique requise.

Comment le gauchissement est-il contrôlé pour les plaquettes de saphir de grande taille de 12 pouces dans le cadre de processus à haute température ? 

    Le gauchissement est contrôlé tout au long de la chaîne de production. Nous optimisons les contraintes de croissance des cristaux pendant la croissance des lingots, libérons les contraintes résiduelles pendant le rodage et le polissage et appliquons une conception de chanfreinage de bord de précision. Les valeurs d'arc et de chaîne sont strictement inspectées avant la livraison pour garantir la stabilité dimensionnelle et une croissance épitaxiale uniforme dans les processus MOCVD à haute température.

Acceptez-vous les commandes de prototypes en petits lots pour des plaquettes de saphir de 12 pouces ?

Oui. Les quantités de prototypes, les lots d’essais à l’échelle du laboratoire et les commandes de remplacement pour maintenance sont tous acceptables. Le prix et le délai de livraison seront évalués en fonction de paramètres personnalisés, de la difficulté de traitement et du niveau de qualité requis.

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