Dans le secteur de la fabrication de semi-conducteurs, la propreté des salles blanches influe directement sur le rendement de production des plaquettes et les performances des puces. Les cinq plus grandes usines de fabrication de plaquettes au monde ont toutes abandonné les matériaux traditionnels en fonte au profit de plateformes en granit. Cette transformation vise à créer un environnement zéro pollution dans les salles blanches. Grâce à leurs caractéristiques propres, les plateformes en granit ont démontré des avantages inégalés et sont devenues le matériau de prédilection des usines de fabrication de plaquettes.
Le « défaut fatal » des matériaux en fonte dans les salles blanches
La fonte, matériau industriel traditionnel, présentait autrefois certains avantages en termes de propriétés mécaniques, mais elle pose de nombreux problèmes dans l'environnement des salles blanches de semi-conducteurs. Tout d'abord, sa microstructure superficielle est peu dense, avec de nombreux pores et microfissures invisibles à l'œil nu. Lors du fonctionnement quotidien des salles blanches, ces pores sont très susceptibles d'adsorber poussières, taches d'huile et divers polluants chimiques, devenant ainsi des nids à contaminants. Une fois accumulés, ces contaminants peuvent se détacher et adhérer à la surface des plaquettes lors des opérations de précision de fabrication, provoquant de graves problèmes de qualité tels que des courts-circuits et des circuits ouverts dans la puce.
Deuxièmement, la fonte présente une stabilité chimique relativement faible. Lors de la fabrication des plaquettes, divers réactifs chimiques corrosifs, tels que l'acide fluorhydrique et l'acide sulfurique, sont utilisés. La fonte est sujette à l'oxydation et à la corrosion sous l'effet de ces substances. La rouille et les ions métalliques produits par la corrosion polluent non seulement l'environnement de la salle blanche, mais peuvent également réagir chimiquement avec les matériaux présents à la surface des plaquettes, altérant ainsi leurs propriétés physiques et chimiques et réduisant considérablement le rendement.
La caractéristique « zéro pollution » des plates-formes en granit
La popularité des plateformes en granit auprès des cinq plus grandes usines de fabrication de semi-conducteurs au monde s'explique par leur caractère intrinsèquement « zéro pollution ». Le granit est une pierre naturelle formée par des processus géologiques sur des centaines de millions d'années. Ses cristaux minéraux internes sont très compacts, sa structure est dense et uniforme, et sa surface est quasiment dépourvue de pores. Cette structure unique lui permet de ne pas adsorber la poussière et les contaminants. Même en cas de fréquentes perturbations du flux d'air et d'activités du personnel et des équipements dans une salle blanche, la surface de la plateforme en granit reste propre, empêchant ainsi la prolifération et la propagation des contaminants.
En termes de stabilité chimique, le granit présente des performances exceptionnelles. Ses principaux composants sont des minéraux tels que le quartz et le feldspath. Il possède des propriétés chimiques extrêmement stables et réagit très peu avec les réactifs chimiques courants. Dans l'environnement chimique complexe de la fabrication de plaquettes de silicium, les plateformes en granit résistent aisément à l'érosion causée par divers réactifs corrosifs, sans générer de produits de corrosion ni de pollution par les ions métalliques, offrant ainsi une plateforme de base sûre et propre pour la production de plaquettes. Par ailleurs, le granit est non conducteur et ne génère pas d'électricité statique, évitant ainsi les risques de pollution liés à l'adsorption de poussières par l'électricité statique et préservant la qualité environnementale de la salle blanche.
Choix des matériaux du point de vue du coût et des avantages
Bien que le coût d'acquisition initial des plateformes en granit soit relativement plus élevé que celui des plateformes en fonte, à long terme, les avantages globaux qu'elles apportent compensent largement cette différence de coût. Le nettoyage et l'entretien fréquents des plateformes en fonte, dus aux problèmes de pollution, ainsi que les pertes importantes engendrées par l'augmentation du taux de défauts des produits, ont maintenu les coûts de production globaux à un niveau élevé. La plateforme en granit, grâce à son absence de pollution, réduit considérablement la fréquence de nettoyage et d'entretien en salle blanche, ainsi que le taux de défauts des produits, diminue les coûts d'exploitation et améliore l'efficacité de la production et la qualité des produits. Prenons l'exemple d'une usine d'une capacité de production annuelle d'un million de plaquettes. Après l'adoption de plateformes en granit, elle peut réduire ses pertes dues à la pollution de plus de dix millions de yuans par an, et le retour sur investissement est très important.
Les cinq plus grandes usines mondiales de fabrication de plaquettes de semi-conducteurs ont abandonné la fonte au profit de plateformes en granit, après une analyse approfondie des exigences en matière d'environnements de salles blanches et d'efficacité de production. L'absence de pollution inhérente aux plateformes en granit garantit la production de plaquettes et contribue à une fabrication de semi-conducteurs plus précise et plus performante. Avec le développement continu des technologies des semi-conducteurs, les plateformes en granit sont appelées à jouer un rôle de plus en plus important dans la fabrication future de plaquettes.
Date de publication : 14 mai 2025