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Caractérisation electrique des couches semi-Conductrices
1 - Qu'est ce que l'effet Hall et quels résultats peut on tirer de la mesure ?
2 - Je désire mesurer par la méthode 4 pointes une résistivité très élevée, que proposez-vous ?
3 - Quel est le coût budgétaire pour un ensemble de mesure 4 pointes simple ?
4 - Peut-on mesurer la résistivité en température, en chauffant l'échantillon ?
5 - Quels sont les avantages de la mesure C-V par contact Mercure et les applications ?
Amincissement des plaquettes de semi-conducteurs
6 - A quoi sert l'amincissement des plaquettes ?
7 - Qu'est ce que cela nécessite et que fournit MW ?
Inspection visuelle & Appareils optiques
8 - Il y a beaucoup de fabricants de microscopes très connus car ce sont des appareils utilisés dans tous les labos de recherche et dans les unités de production et de contrôle, comment faites-vous la différence dans votre offre produits ?
9 - Avez-vous des caméras en complément ?
10 - En ce qui concerne les objectifs, vous proposez en plus de vos modèles des marques connus, par exemple Mitutoyo, il est pourtant possible d'acquérir ces objectifs directement chez le fabricant ?
Tests sous pointes de micro-structures
11 - Nos plaquettes/wafers font de 2" à 8", ou peuvent être partiels. Dans un but de caractérisation nous désirons poser des pointes sur des plots de 80x80µ, accessoirement à l'intérieur des dispositifs ..
Découpe des plaquettes de silicium & autres substrats
12 - Quelle est la particularité des films adhésifs dit "UV" ?
13 - Combien dure une lame de découpe à liant résine ?
Tests de composants & Rodage (Burn In)
14 - Nous cherchons un support de test & burn in spécifique, en avez-vous, y a t il une quantité minimum ?
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1 - Qu'est ce que l'effet Hall et quels résultats peut on tirer de la mesure ?
L'effet Hall a été découvert par Mr. HALL, un professeur de l'université Johnes Hopkins USA. Si un flux magnétique est appliqué sur un fil dans lequel circule un courant électrique, il se crée un stress électronique qui se traduit par l'apparition d'un voltage appelé effet Hall.
L'effet Hall permet de mesurer diverses caractéristiques de base des matériaux semi-conducteurs, mobilité, densité des porteurs, résistivité, magnéto-résistance, rapport alpha ..Etc..
Les appareils de mesure d'effet Hall font partie de la Gamme proposée par MW, ils sont particulièrement recommandés pour les labos de recherche en application caractérisation de matériaux, les universités en application recherche et/ou enseignement, les industriels en application suivi de qualité de couches… - Plusieurs modèles sont disponibles.
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2 - Je désire mesurer par la méthode 4 pointes une résistivité très élevée, que proposez-vous ?
Notre gamme d'appareils pour la mesure de résistivité existe en plusieurs versions permettant de mesurer la plupart des dispositifs. Le Modèle de base va de 1mohm/carré à 8E5 (ou 800kohm/carré), le modèle 280 DI va jusqu'à 8E9 ou optionnellement 8E11.
La mesure de matériaux très résistifs (par exemple Silicium amorphe) est donc possible. Pour les cas où la résistivité est trop élevé, l'appareil Cvmap permet de prendre un contact par du mercure et mesure des résistivités au delà de ce que peut faire un appareil classique sous pointes. Dans tous les cas, la fourniture d'information technique et/ou d'échantillons par le client permet de lever le doute sur la capacité de l'équipement à caractériser la couche.
Appareils de mesure 4 pointes (4 point probe)
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3 - Quel est le coût budgétaire pour un ensemble de mesure 4 pointes simple ?
Simple signifie à priori sans automatisation, sans logiciel, un seul point à la fois avec un chargement du substrat évidemment manuel et un déplacement manuel également, un stand seul avec la tête de mesure est à moins de 3k€, l'ajout d'instrumentation, de logiciel, éventuellement une possibilité de cartographie peut se faire progressivement pour un coût global qui est inférieur à 14k€.
Sinon un système simple mais complet et automatique (un ou 5 points mesurés automatiquement, upgradable) requiert un budget de l'ordre de 35k€
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4 - Quel est le coût budgétaire pour un ensemble de mesure 4 pointes simple ?
Absolument, d'ailleurs certains matériaux (SiC entre autres) ne peuvent être mesurés qu'en chauffant l'échantillon, car trop résistifs à température ambiante. La série Pro4 est susceptible de recevoir un plateau chauffant jusqu'à plus de 500°C pour les mesures sous pointes.
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5 - Quels sont les avantages de la mesure C-V par contact Mercure et les applications ?
Les équipements traditionnels de C-V se composent en général d'une station sous pointes permettant d'accéder aux plots de test, reliée à de l'instrumentation de type Agilent ou Keithley qui vont apporter les signaux nécessaires, notamment les signaux sinusoïdaux de fréquence variable qui vont permettre d'exciter les électrons de la couche à caractériser afin de mesurer à l'aide d'un capacimètre la capacité presentée par cette couche à différentes tensions. L'ensemble est donc assez complexe et comportent plusieurs instruments reliés ensemble.
Dans ces configurations encore assez utilisées, MW propose entre autres différents modèles de stations sous pointes selon l'application ainsi que la possibilité d'offrir la configuration complète grâce aux proche relation avec les fabricants d'instrumentation mentionnés.
Dans le cas des appareils à contact Mercure, la simplicité est évidente. Le Mercure est un contact métal et élastique qui permet de prendre contact directement avec la couche à mesurer, plus besoin de créer des plots métal qui ne sont là que pour le contact.
Le Mercure permet de prendre le contact sur l'oxyde, les couches épitaxiées, implantées, les couches fragiles. Le Mercure est le seul matériau susceptible de mesurer des jonctions USJ (Ultra-shallow Junctions) que l'on trouve dans les dernières technologies de semi-conducteurs C90, C60, C45…L'aspect "Sécurité" du Mercure est l'un des éléments clé des systèmes C-V Mercury probe proposés par MW, ainsi que l'intégration complète de toute l'électronique d'injection et de mesure qui permet d'offrir un appareil complet totalement intégré et de petite taille pour tous substrats.
A cela s'ajoute l'adaptabilité à plusieurs matériaux (incluant les SOI), la disponibilité d'un système manuel (sans cartographie) ou automatique à plusieurs points de mesure, un choix large de sonde Mercure simple point, avec anneaux de garde, avec double anneaux…
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6 - A quoi sert l'amincissement des plaquettes ?
Cette question est évidemment posée par des personnes qui ne sont pas dans ce métier du semi-conducteur ou alors dans des secteurs très différents. Il y a longtemps, les fabricants de semi-conducteurs formaient leur personnel sur tous les aspects de la fabrication de ces puces, de la partie Silicium nu en début de procédé ce que l'on appelle le "Front-end" jusqu'à la mise en boîtier ou encapsulation ce que l'on appelle "back-end" avant le test final et la livraison.
Aujourd'hui les métiers sont beaucoup plus sectorisés et nous avons des ingénieurs de test final qui en fait ne connaissent pas du tout les aspects "Front-end" car n'y étant pas passés, ou alors le découpage mondial fait fabriquer les plaquettes (wafers) dans un pays et tester les produits finis dans un autre.
L'amincissement se situe en fait en bout de chaîne front-end, c'est-à-dire après la fabrication des puces proprement dites encore toutes sur la plaquette mais avant la découpe et la mise en boîtiers. Il s'agit de manipuler des tranches de Silicium de plus en plus grandes (300mm, puis 450mm à venir) avec une certaine épaisseur afin de leur garantir une certaine rigidité mécanique lors des étapes de fabrication, puis de les amincir en fonction des applications, notamment les produits mobiles demandent des puces très fines, ou particulièrement les cartes à puces…
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7 - Qu'est ce que cela nécessite et que fournit MW ?
Il y a deux techniques, l'une mécanique, l'autre chimique. Dans le cas de l'amincissement mécanique, le plus important puisque l'on amincit des plaquettes qui font environ 800µm à 200 ou 300µm, les plaquettes sont d'abord protégés par un film adhésif ultra propre, soit à adhésif standard soit à adhésif sensible aux ultra-violet (il s'agit de protéger la partie active des plaquettes), puis retournées pour être amincies par la face arrière.
L'amincissement se fait à l'aide de meules diamantées en deux passes, ébauche et finition. Le collage des films sur les plaques s'effectuent à l'aide de machines automatiques ou pour les petits lots et les opérations engineering avec des équipements complémentaires manuels Les films UV peuvent être insolés ensuite pour retirer l'adhésif sans résidu aucun.
Le polissage chimique est plus récent, il fait appel à des poudres de polissage spécifiques.
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8 - Il y a beaucoup de fabricants de microscopes très connus car ce sont des appareils utilisés dans tous les labos de recherche et dans les unités de production et de contrôle, comment faites-vous la différence dans votre offre produits ?
C'est tout à fait exact et nous ne nous positionnons pas comme fournisseurs de microscopes pour toutes les industries. En fait nos stations de tests sous pointes pour matériaux semi-conducteurs sont en général équipées de microscopes de performance assez simple comme les binoculaires ou trinoculaires ou alors très performants comme les appareils de la série PSM.
Il existe aussi des appareils mono-objectif à grossissement électronique qui ont l'avantage d'offrir une distance de travail fixe, très intéressant lorsque l'on travaille sous pointes. Il s'agit donc de produits complémentaires pour lesquels nous avons été très souvent sollicités.
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9 - Avez-vous des caméras en complément ?
A partir du moment où la tête du microscope est trinoculaire, on peut adapter une caméra en permanence et garder la vue avec les oculaires. Nous avons un grand choix de caméra de diverse sophistication (et prix !).
Il existe aussi des modèles qui peuvent se monter directement à l'emplacement de l'oculaire et donc s'adapter sur des modèles qui ne possèdent pas de port spécifique caméra.
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10 - En ce qui concerne les objectifs, vous proposez en plus de vos modèles des marques connus, par exemple Mitutoyo, il est pourtant possible d'acquérir ces objectifs directement chez le fabricant ?
Bien entendu, de même qu'il est possible d'acquérir certains des produits que nous proposons directement dans les pays de fabrication, USA ou Asie. Mais notre valeur ajoutée réside justement dans l'aspect prix identique et support technique.
En fait lorsque nous achetons du matériel de marque connue, nous avons un prix d'intégrateur qui nous permet d'offrir ce produit au prix normal, avec le support technique en plus.
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11 - Nos plaquettes/wafers font de 2" à 8", ou peuvent être partiels. Dans un but de caractérisation nous désirons poser des pointes sur des plots de 80x80µ, accessoirement à l'intérieur des dispositifs ..
Vous pouvez utiliser un prober manuel dont le chuck accepte jusqu'à 8 pouces et dont la stabilité permet de poser des pointes facilement sur des plots. Il s'agit d'un modèle basique qui peut être équipé d'un microscope de type binoculaire pour un coût inférieur à 15k?. Ce prober permet d'accepter un certain nombre d'accessoires et permet du test en température mais uniquement ambiant- chaud. Le niveau de courant et le bruit doivent aussi être pris en considération lors du choix des micro-positionneurs et des porte-pointes, il existe des systèmes Triax pour des mesures jusqu'au fA.
L'évolutivité éventuelle du système et notamment la précision requise pour poser des pointes non plus sur des plots mais sur des lignes plus fines peuvent nécessiter un prober plus évolué, plus stable pour du test sub-micronique et évolutif d'un modèle manuel à un modèle beaucoup plus automatisé avec déplacement automatique du chuck et du microscope.
De même le microscope peut être un modèle multi-objectifs pour des grossissements plus importants jusqu'à 1000x. Le cas échéant un besoin de test en température chaud ou chaud froid peut aussi orienter vers un modèle ainsi que la gamme de fréquence de mesure. Il existe des modèles spécifiques pour la RF de 10GHz à 220 Ghz avec utilisation de manipulateurs spéciaux et de pointes HF.
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12 - Quelle est la particularité des films adhésifs dit "UV"?
Ces films qui s'utilisent pour la découpe des matériaux de la micro-électronique ou dans certains pour les opérations d'amincissement de wafers sont intéressants en ce sens qu'ils cumulent deux caractéristiques recherchés par les utilisateurs et contradictoires: Une adhésion élevée lors de la découpe afin d'éviter le phénomène de "flying dies" ou puces & substrats qui se décollent du film pendant la découpe du fait de la rotation de la broche et de l'arrosage et après découpe une adhésion plutôt faible afin de prélever les puces facilement, ce qui est particulièrement important dans le cas de prélèvement automatique ou en cas de puce très fragile, notamment très mince.
Les films UV disposent d'un adhésif acrylique dont la composition moléculaire est sensible aux rayonnements UV et se transforme en une couche plutôt solide et beaucoup moins adhésive, ce qui permet un prélèvement aisé. La valeur de l'adhésion est au départ beaucoup plus élevée que dans le cas de film classique. Après insolation au rayonnement UV par l'intermédiaire de lampe, l'adhésif diminue fortement, autour de 5% de la valeur initiale.
L'inconvénient des films UV est cependant un prix plus élevé que les films classiques ainsi qu'une durée de vie plus courte. Cependant dans certains cas, le prix des puces est tel qu'on ne peut se permettre d'en perdre et donc l'adhésion du film est primordiale.
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13 - Combien dure une lame de découpe à liant résine ?
C'est une question difficile à répondre car cela dépend de beaucoup de critères, type de matériau, caractéristiques du procédé, spécifications de productivité imposées… ont un effet majeur sur la durée de vie d'une lame de découpe.
La matrice ou liant résine est calculée pour que la lame s'use et en même temps se régénère, on parle aussi d'auto-affûtage, de telle sorte que les grains de diamant soient toujours tranchants et ne provoquent pas d'écaillage en étant renouvelés régulièrement.
Plus le matériau est dur plus la lame devra s'auto-affûter souvent et donc une usure plus rapide. Sur la céramique par exemple, la durés de vie est aussi beaucoup liée à la taille de grain qui compose la céramique. Une lame de diamètre série 2" (de 50 à 57mm) peut perdre par exemple 6,5µm sur son rayon par mètre linéaire de coupe sur un type de céramique et perdre beaucoup plus, par exemple 6 à 7 fois plus sur une céramique plus dense.
Dans certains cas de découpe de verre ou matériau cristallin où la qualité est de première importance, la lame ne s'use pas assez vite pour se régénérer et l'écaillage apparaît. Dans certains cas on peut utiliser une lame de découpe à structure métal pour des matériaux assez durs avec une usure moindre mais ce n'est pas toujours possible selon l'application.
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14 - Nous cherchons un support de test & burn in spécifique, en avez-vous, y a t il une quantité minimum ?
Notre gamme de support de test et de burn in se compose de plusieurs milliers de références pour tous les boîtiers notamment les plus récents, QFN, BGA et µBGA? Un simple schéma de votre dispositif nous permet de voir si un support standard existe dans la gamme, sinon un support déjà développé et proche en dimension et forme peut être disponible et permettre d'accommoder votre support avec des modifications mineures.
Enfin il est possible de développer un support à partir de n'importe quel schéma soumis après analyse des spécifications. Il existe bien sûr une quantité minimum qui dépend du type de support et que nous mentionnons dans nos devis.
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Caractérisation Electrique des couches semi-conductrices
