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circuits intégrés sont les cerveaux de presque tous les appareils modernes , de téléphone portable à l'ordinateur portable à la station spatiale. Un circuit intégré , la taille d'un timbre-poste, peut contenir plus d'un milliard de transistors. Cette miniaturisation extrême exige l'uniformité de température à travers les plaques de silicium sur lequel les circuits sont construits. La conductivité thermique (représenté par "k" ) est une mesure de la facilité avec laquelle un matériau conducteur de chaleur . C'est un paramètre essentiel dans la détermination et la conception de l'uniformité de la température. Faits
La conductivité thermique est une des nombreuses propriétés thermiques du silicium du matériau. Autres propriétés comprennent la chaleur spécifique ( 0,70 Joules par gramme degré Kelvin ) qui permet de déterminer la puissance nécessaire pour élever la température de la tranche , le point d'ébullition ( 2628 degrés Kelvin ) , point de fusion ( 1683 K ) , la température critique ( 5159 K), de la diffusivité thermique ( 0,9 cm2 par seconde) , la dilatation thermique linéaire ou coefficient de dilatation thermique (2,6 • 10-6 C-1) , la température de Debye (640 K) et d'autres.
valeurs < br > Photos changements de conductivité thermique que les changements de température. « Vous devez garder la température de fonctionnement nécessaire à l'esprit lorsque vous utilisez la conductivité thermique pour déterminer la distribution de température dans la plaquette ", prévient Michael Klebig , une Silicon Valley ingénieur commercial spécialisée dans l'application de la chaleur dans le traitement de plaquettes de semi-conducteurs. " La mauvaise conductivité thermique signifie que vous n'obtiendrez pas l'uniformité de la température dont vous avez besoin et la performance des appareils sera compromise. Si c'est assez mauvais, vous ne serez pas en mesure de continuer à la prochaine étape de la séquence de traitement de semi-conducteurs. L' plaquette sera inutile . "
impuretés
Il existe deux types d'impuretés dans le processus de fabrication de puces de silicium. Tout d'abord, des impuretés inhérentes à la lingot de silicium d'origine. Le deuxième type d' impureté est connu en tant que dopant , une impureté volontairement introduit dans le processus de fabrication afin de modifier les propriétés électriques du silicium , dans les zones exposées spécifiques sur une plaquette. Comme le niveau d' impuretés augmente , la conductivité thermique diminue . " Lors de la conception de l'uniformité de la température , vous devez faire des ajustements en réponse à la valeur de conductivité inférieure de silicium dopé », dit Klebig . « Silicium dopé au-dessus de 100 degrés Kelvin a un effet négligeable sur la conductivité thermique . "
Insight expert
détermination de l'uniformité de la température par l'utilisation de la conductivité thermique et d'autres propriétés thermiques est extrêmement tâche complexe. «En conséquence », dit Klebig », vous devez utiliser des méthodes les plus connues lors de la conception de l'uniformité de la température, telles que l'analyse par éléments finis thermique 3D (FEA ) de modélisation informatique . Grandes organisations d'ingénierie ont généralement leurs propres groupes de modélisation par éléments finis . Si vous n ' t ont accès à une ressource au sein de votre entreprise , contactez une entreprise d'ingénierie FEA . "
Attention
Soyez conscient du fait que les propriétés des matériaux de conductivité thermique sont différents pour le silicium à l'état liquide forme . Silicium liquide a trois fois la conductivité thermique du silicium massif.
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