Lingot de silicium

La culture d’un lingot de silicium peut prendre d’une semaine à un mois entier en fonction de nombreux facteurs, notamment la taille, la qualité et les spécifications. Plus de 75% de toutes les plaquettes de silicium monocristallin se développent via la méthode Czochralski (CZ) qui utilise des morceaux de silicium polycristallin vierge. Ces morceaux sont fondus et placés dans un creuset de quartz avec de petites quantités d’éléments appelés dopants, dont les plus courants sont le bore, le phosphore, l’arsenic et l’antimoine. Les dopants ajoutés donnent les propriétés électriques souhaitées pour le lingot cultivé et selon le dopant utilisé, le lingot devient un lingot de type P ou N (bore: type P; phosphore, antimoine, arsenic: type N).

Les matériaux sont ensuite chauffés à une température supérieure au point de fusion du silicium, environ 1420 degrés Celsius. Une fois que la combinaison de silicium polycristallin et de dopant a été liquéfiée, un seul cristal de silicium, la graine, est positionné sur le dessus de la masse fondue, touchant à peine la surface. La graine a la même orientation cristalline requise dans le lingots fini. Pour obtenir une uniformité du dopage, la graine et le creuset de silicium fondu sont tournés dans des directions opposées. Une fois que les conditions pour la croissance cristalline ont été remplies, le cristal de graine est lentement sorti de la fusion. La croissance commence par une traction rapide du cristal de graine afin de minimiser le nombre de défauts cristallins dans le lingot au début du processus de croissance. La vitesse de traction est ensuite réduite pour permettre au diamètre du cristal de croître légèrement plus grand que le diamètre final souhaité. Lorsque le diamètre cible est obtenu, les conditions de croissance sont stabilisées pour maintenir le diamètre. Lorsque la graine est lentement élevée au-dessus de la fusion, la tension superficielle entre la graine et la fonte provoque l’adhésion d’un film mince de silicium à la graine, puis son refroidissement. Pendant le refroidissement, les atomes du silicium fondu s’orientent vers la structure cristalline de la graine.

Une fois que le lingot est complètement développé, il est broyé à un diamètre approximatif un peu plus grand que le diamètre souhaité de la plaquette de silicium finie. Le lingot reçoit ensuite une encoche ou un plat pour indiquer son orientation, en fonction du diamètre de la plaquette, des spécifications du client ou des normes SEMI. Une fois qu’il a passé un certain nombre d’inspections, le lingot est découpé en plaquettes.