Pourquoi utilisons-nous la cuisson par rayonnement infrarouge pour les semi-conducteurs sans plomb ?
Lors de la fabrication de capteurs MEMS, ce que l’on veut absolument éviter, c’est un substrat contaminé. Il est donc nécessaire que le wafer soit sec et propre. C’est pourquoi nous recourons à la cuisson par rayonnement infrarouge. Cette méthode permet d’éliminer l’humidité et les solvants, sans avoir recours à des additifs chimiques complexes ou à des catalyseurs contenant du plomb. C’est simplement l’énergie lumineuse qui sert à effectuer ce travail.
Comment ça marche en réalité ?
Pensez à un four conventionnel : il chauffe l’air, et c’est l’air qui chauffe ensuite la pièce. Ce processus est lent. Avec le rayonnement infrarouge, c’est différent : les lampes ciblent directement les molécules d’eau ou les solvants présents sur le wafer. Nous utilisons donc des ondes infrarouges à courte longueur d’onde pour les MEMS. Elles pénètrent rapidement dans les couches superficielles, ce qui provoque une évaporation rapide. Le processus est presque instantané. Cela est très avantageux, car cela évite le phénomène désagréable où la surface sèche trop rapidement, emprisonnant ainsi les solvants en dessous.
Respect des règles écologiques
L’industrie tend vers l’utilisation de produits sans plomb et respectueux de l’environnement, et ce, pour de bonnes raisons. Les méthodes de cuisson thermique traditionnelles nécessitent souvent des catalyseurs contenant des métaux lourds pour atteindre une température suffisante. Avec le rayonnement infrarouge, on peut se passer de tout cela. On utilise simplement l’énergie lumineuse pour provoquer l’évaporation et le cross-linkage chimique. Aucun VOC ne est émis, et aucun additif toxique n’est utilisé. Cette méthode convient parfaitement aux environnements de type salle propre, sans poser de problèmes.
Les compromis à connaître
Les chauffages à rayonnement infrarouge à haute intensité sont très puissants. La densité d’énergie est élevée, ce qui est excellent pour accélérer le processus de cuisson. Mais il faut faire attention au gradient thermique. Si le wafer est assez fin, la température du silicium pourrait augmenter de manière excessive si l’intensité du rayonnement infrarouge n’est pas uniformément répartie sur toute la surface. Nous avons découvert que l’utilisation d’une alimentation pulsée est la solution idéale : elle permet de maintenir la température du substrat dans une fourchette de 5 °C. Un dernier point : n’oubliez pas les ventilateurs de refroidissement et les dispositifs de protection. La chaleur rayonnante peut s’échapper. Si le boîtier n’est pas bien isolé, la température dans la salle propre pourrait augmenter, ce qui déclencherait des alertes. Assurez-vous donc que le système de refroidissement de votre installation puisse suivre la puissance générée.